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Elastische Gelenk- und Tragvorrichtung Die Erfindung betrifft eine
Gelenk- undTragvorrichtung, bestehend aus einer äußeren Hülse mit Flansch einer
inneren Hülse ohne Flansch und einer zwischen beiden Hülsen vorgesehenen elastischen,
radial zusammengedrückten Zwischenschicht aus Gummi od. dgl. mit einem sich auf
den Flansch der . äußeren Hülse auflegenden Flansch. Die bekannten elastischen Gelenk-
und Tragvorrichtungen bestanden bisher aus einer inneren und einer äußeren Hülse
mit einem radialen Zwischenraum, in den eine aus Gummi geformte zylindrische Muffe
eingesetzt worden ist. Der Außendurchmesser dieser Gummimuffe war in nicht eingesetztem,
also freiem Zustande merklich größer als der Innendurchmesser der äußeren Hülse
und letzterer erheblich kleiner als der Außendurchmesser der inneren Hülse. Das
Durchmesserverhältnis zwischen den Durchmessern des elastischen Zwischenstückes
und den Durchmessern der inneren und äußeren Hülsen ist so gewählt, daß sich die
Gummimuffe infolge von Zusammendrückung stark längt, und zwar um 5o bis z5o 1/o.
Die Gummimuffe befindet sich hiernach unter einem außerordentlich starken radialen
Druck. Die Erfahrungen haben gezeigt, daß ,eine solche Muffe außerordentlich gute
Widerstandseigenschaften gegen radiale und wechselnde Beanspruchungen sowie gegen
Zerstörung und Abnutzung aufweist.
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Ein Nachteil dieser Bauart besteht indessen in ihrer geringen Widerstandsfähigkeit
gegen axiale Beanspruchungen. Zwar kann man diese Nachteile teilweise dadurch beheben,
daß das elastische Zwischenstück, also die Muffe, mit einem Außenflansch versehen
wird, der üblicher- aber nicht notwendigerweise auf einem Flansch oder einer Stirnfläche
der äußeren Hülse liegt und mit diesem
zusammenwirkt. Die innere
und die äußere Hülse bilden mit dem mit einem Flansch versehenen Zwischenstück aus
Gummi od. dgl. ein selbständiges Ganzes, welches in eine Vorrichtung eingebaut werden
kann, in der radiale und Drehbeanspruchungen an den Hülsen angreifen.
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Axiale Beanspruchungen greifen an den radialen Flächen des Gummiflansches
.derart an, daß sie letzteren an den Flansch der äußeren Hülse andrücken.
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Die mit dem Flansch versehene Vorrichtung mit einem Zwischenstück
aus Gummi ist außerordentlich unerwünschten Beanspruchungen ausgesetzt, Der Außendurchmesser
des zylindrischen Teils des Zwischenstückes ist merklich kleiner als in einem von
der Vorrichtung gelösten freien Zustand, indessen wird der mit diesem Zwischenstück
zusammenhängende Flansch nicht verformt. An der Verbindungsstelle zwischen dem Flansch
und der Außenfläche,des zylindrischen Teils des elastischen Zwischenstückes liegt
ein erheblicher Beanspruchungsunterschied vor, der leicht zum Aufplatzen des Gummis
in radialer Richtung Veranlassung gibt.
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Man hat deswegen dieses Stück übermäßiger Beanspruchungen zu vermeiden
gesucht, indem eine längs verlaufende Umfangsrille an der Stoßstelle des Flansches
und der Außenfläche des zylindrischen Teils des Zwischenstückes vorgesehen worden
ist, deren radiale Tiefe vom Außendurchmesser des zylindrischen Teils in ungespanntem
freiem Zustande bis zu einem Durchmesser erreicht, der. dem Innendurchmesser der
äußeren Hülse entspricht. Damit ist die Aufgabe zwar in an sich befriedigender Weise
gelöst, indessen verursacht diese Lösung eine Kostenerhöhung, weil die Formung eines
solchen Teils erheblich teurer ist.
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Zweck der Erfindung ist es, die Fläche starker Beanspruchung zwischen
Flansch und Außenfläche des elastischen Zwischenstückes zu vermeiden, ohne dabei
die Herstellungskosten des gesamten Gelenks bzw. des Werkstückes zu erhöhen.
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Erfindungsgemäß entspricht nunmehr der Außendurchmesser der Gummimuffe
bzw. des Zwischenstückes vor dem Einsetzen in freiem Zustande dem Innendurchmesser
der äußeren Hülse. Ferner ist der Innendurchmesser der Gummimuffe bzw. des Zwischenstückes
vor dem Einsetzen in die Hülse, also in freiem Zustande, erheblich kleiner als der
Außendurchmesser der Innenhülse. Hierdurch erfolgt -die Radialpress.ung des elastischen
Zwischenstückes fast ausschließlich durch die Erweiterung seines Innendurchmessers,
während sein Außendurchmesser ungefähr gleichbleibt. Dadurch wird die Außenfläche
des elastischen Zwischenstückes in der Nähe des Flansches gegenüber diesem Flansch
keinerlei radialer Beanspruchung ausgesetzt wie bei den bekannten Ausbildungen,
und das bruchgefährliche Zwischenstück verstärkter Beanspruchung ist vermieden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzt das zwischen die
Hülsen eingesetzte Zwischenstück eine Aussparung, deren Boden ungefähr in der Ebene
einer Verbindungslinie zwischen dem Flansch des Zwischenstückes und der Außenfläche
des Zwischenstückes liegt, und dessen Durchmesser ungefähr gleich dem Außendurchmesser
der inneren Hülse ist.
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Es ist leicht zu erkennen, daß zwecks Erhalts desselben radialen Zusammendrückungsgrades
wie hei den früher bekannten und verwendeten Zwischenstücken die Innenfläche des
erfindungsgemäßen Zwischenstückes sich stärker ausweiten und infolgedessen größere
Beanspruchungen aushalten muß als früher. Das ergibt indessen den zusätzlichen Vorteil,
daß -das Zwischenstück an der inneren Hülse fester 'haftet. Ein weiterer Vorteil
der Ausführung gemäß der Erfindung besteht darin, daß 'das Zwischenstück in einfacher
Weise durch Einschieben mit der Hand in die äußere Hülse eingeführt werden kann,
ohne daß hierfür eine-besondere schnell arbeitende Presse erforderlich ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Abb. i eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Abb. 2 eine
elastische Muffe in freiem Zustande vor ihrem Einbau in die VorrichtungnachAbb.
i und Abb. 3 eine Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die erfindungsgemäße
elastische Vorrichtung i aus einer inneren Hülse 3, einer äußeren Hülse 5, .die
an einem Ende mit einem radial umgebördelten Rand bzw. Flansch 7 versehen ist, und
einem Zwischenstück 9 aus Gummi oder sonstigem elastischen Werkstoff zwischen diesen
beiden Hülsen.
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Dieses Stück 9 besitzt einen zylinderförmigen Teil i i und einen im
Herstellungsverfahren aus demselben Stoff angeanbeiteten Flansch 13. Im freien Zustand
ist der Durchmesser der Außenfläche 15 des zylinderförmigen Teils über .dessen ganze
Länge ungefähr gleich dem Innendurchmesser der äußeren Hülse 5 ; sein genaues Maß
hängt von der gewünschten Längung und radialen Zusammendrückung ab.
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Man baut die Hülsen 3 und 5 und das Zwischenstück 9 auf irgendeine
geeignete Art und Weise zusammen, z. B. kann man zuerst das Stück 9 gemäß Abb. 2
in die äußere Hülse 5 einsetzen und dann die innere Hülse 3 mit Gewalt in die Öffnung
17 des Stückes 9 hineinpassen. Bei dieser Art des Zusammenbaus erfolgt keine Relativbewegung
zwischen dem Flansch 13 und der Außenfläche 15 des zylinderförmigen Teils i i, da
an der Verbindungsstelle i9 keine übermäßigen Beanspruchungen auftreten. Tatsächlich
entsteht keine merkliche Beanspruchung am Umfang der Außenfläche 15.
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Man erkennt leicht, daß der Durchmesser der Fläche 15 und der Innendurchmesser
der Hülse 5 auch um ein geringes voneinander abweichen können, da solche geringen
Abweichungen an der Verbindungsstelle i9 nur unbedeutende Beanspruchungen verursachen
würden.
Weitere Merkmale der Erfindung bestehen in den in dem Flansch
13 des Zwischenstückes 9 eingearbeiteten abgestuften Aussparungen 21 und 23, welche
sich an die Innenfläche 17 anschließen. Der Durchmesser der Aussparung 21 ist merklich
größer als der Durchmesser der Innenfläche 17 in schlaffem Zustande und vorzugsweise
gleich dem Außendurchmesser der inneren Hülse 3, während der Boden der Aussparung
im schlaffen Zustande ungefähr in der Ebene der Verbindungslinie i9 zwischen dem
Flansch 13 und dem zylinderförmigen Teil i i des Zwischenstückes liegt. Der Durchmesser
der Aussparung 23 ist noch größer als der der Aussparung 21 und vorzugsweise gleich
dem Innendurchmesser der äußeren Hülse 5, während die Tiefe dieser Aussparung vorzugsweise
derart ist, daß das Ende der inneren Hülse 3 etwas über den Boden der Öffnung 23
hervorsteht.
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Man erkennt leicht, daß infolge -des Vorhandenseins der Aussparung
21 die innere Hülse 3 keine merkliche Radialbeanspruchung auf den nicht unterstützten
Flansch 13 ausübt, der sich infolgedessen außen nicht verformt. Da die Hülse ein
wenig in die Aussparung 23 hineinragt, gestattet diese dem betreffenden Teil des
Flansches 13, sich nach innen in Richtung auf die Hülse 3 zu auszudehnen, wenn sie
axial beansprucht wird. Das Vorhandensein der Aussparung 23 bewirkt weiter, daß
eine solche Beanspruchung unmittelbar vor dem Flansch 7 aufgenommen wird.' Wenn
man, wie unter Bezugnahme auf Abb. 3 beschrieben, zwei Vorrichtungen verwendet,
kann man den Flanschen der beiden Muffen gegebenenfalls eine Vorspannung durch eine
auf das Ganze ausgeübte axiale Belastung erteilen.
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Als Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit
Flanschen stellt. Abb. 3 diese Vorrichtungen in Verbindung mit dem äußeren Ende
des oberen Verbindungsteils der Vorderradaufhängung eines Kraftfahrzeugs dar.
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Die in einem gewissen Abstand befindlichen Arme 41 und 43 dieses Teils
sind an einem Bauteil 45 mittels durchgehender Bolzen 47 befestigt. Sie weisen zwei
gegeneinander ausgerichtete Bohrungen 48 auf. Vor der Befestigung führt man die
erfindungsgemäßen Vorrichtungen i in die Bohrungen 48 ein, wobei die Innenflächen
der Flansche 7 auf den Stirnflächen 49 aufruhen müssen. Die Vorderradaufhängung
weist einen Tragkörper 51 mit Flanschen 53 auf, die sich gegen die Außenflächen
der Gummiflansche 13 anlegen, sowie durch die Hülsen 3 hindurchgesteckte Achsstumpfe
55; auf den Enden der Achsstumpfe 55 aufgeschraubte :Muttern 57 stützen sich auf
den Stirnflächen der inneren Hülsen 3 ab. Vorzugsweise zieht man diese Muttern nicht
so weit an, daß eine merkliche Vorbelastung auf die Hülsen ausgeübt wird. Sobald
die Arme und der Tragteil zusammengebaut sind, zieht man die Bolzen 47_ fest, um
die Arme 41 und 43 einander zu nähern und drückt damit die inneren Gummiflansche
13 zwischen den Flanschen 53 und :den Stirnflächen 49 zusammen, bis die Hülsen 3
und die Flansche sich berühren. Infolge des Vorhandenseins der Aussparung 23 weicht
der Gummi unter dem Axialdruck radial in Richtung auf die Achse zu bis zur Hülse
3 aus., was verhindert, daß der Flansch sich in radialer Richtung merklich längt,
wobei letzterer außerdem an die Hülse 3 angepreßt wird, um zu verhindern, daß Steine
od: dgl. zwischen den Gummikörper und diese Hülse 3 eindringen. Die Flansche 13
stellen demnach eine elastische Übertragungsvorrichtung für die Axialkräfte zwischen
den Flanschen 53 des Bauteils 5 i und den Stirnflächen 49 der Arme 41 und 43 der
Aufhängung dar, und die zylinderförmigen Teile i i der Gummikörper nehmen die Radialbeanspruchungen
zwischen den Armen der Aufhängung und dem Tragkörper 5 i auf und gestatten trotzdem
Schwingungen ziemlich großer Weite um die Achse der Bohrungen 48.
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Die beiden Vorrichtungen mit einem einzigen Flansch nach Abb. 3 könnten
mit dem gleichen Ergebnis durch eine elastische Vorrichtung i ersetzt werden, die
an jedem Ende einen Flansch aus Gummi oder einem sonstigen elastischen Werkstoff
besitzt. Offensichtlich könnte die Vorrichtung i auch kegelförmig sein oder irgendeine
sonstige rotationssymmetrische Oberfläche aufweisen. Der Flansch 7 muß nicht auf
der Hülse 5 angebracht sein; irgendeine Querauflage für den Flansch 13, wie die
Stirnfläche 49, würde in dieser Hinsicht befriedigende Ergebnisse zeitigen. Es wäre
zu bemerken, daß der auf die bezüglichen Durchmesser der Fläche 15 und der Hülse
5 bzw. der Aussparung 21 und der Hülse 3 angewandte Ausdruck »ungefähr gleich« so
aufzufassen ist, daß er auch eine Abweichung des Durchmessers der Fläche 15 nach
oben und eine Abweichung des Durchmessers der Aussparung 21 nach unten umfaßt, vorausgesetzt,
daß diese Abweichungen nicht so groß sind, daß sie eine übermäßige Verformung,des
eingeführten Stückes verursachen und zu übermäßigen Beanspruchungen Veranlassung
geben. Diese Grenze kann offensichtlich sehr weit sein, wenn man die Kanten stark
abrundet.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellte und
beschriebene Ausführungsart beschränkt.