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Nachgiebige Buchse Die Erfindung betrifft eine nachgiebige Buchsenbauart
und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
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Nachgiebige Buchsen bestehen allgemein aus einem zentralen Glied und
einem dieses mit Abstand umgebenden Ringglied sowie von einem zwischen beiden angeordneten
und in sich federnden Ringkörper.
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Diese nachgiebigen Buchsen werden beim Bau von Maschinenständern,
Federgliedern, Universalgelenken, Kupplungen u. dgl. und auch als Schallisolatoren,
Schwingungsdämpfer und als nachgiebige Polster benutzt.
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Bisher ist eine kompakte, nachgiebige Buchse gesucht worden, die ein
beträchtliches Drehmomentübertragungsvermögen hat und die gleichzeitig den üblichen
hohen Widerstand gegen eine winkelförmige Bewegung und eine Längsbewegung der einzelnen
Bestandteile der Buchse vermeiden sollte. Um eine nachgiebige Buchse mit befriedigendem
Drehmomentübertragungsvermögen zu schaffen, ist es im allgemeinen notwendig gewesen,
ein schweres Gummielement zu gebrauchen und dieses Gummielement bis zu einem derartigen
Ausmaße vorzubelasten, daß das Element in seiner unverrückten Stellung übermäßig
zusammengedrückt war.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nachgiebige Buchse
zu schaffen, die ein hohes Drehmomentübertragungsvermögen besitzt und gleichzeitig
den Widerstand gegen eine Bewegung eines Teiles der Buchse um einen Winkel und eine
Längsbewegung vermindert. Diese Buchse ist mit einem nachgiebigen Körper versehen,
in welchem die ihm innewohnenden Spannungen während der Verschiebung der Bestandteile
der Buchse ausgeglichen
werden, so daß die Wärme vermindert wird,
die durch die Verschiebung des nachgiebigen Körpers erzeugt wird, wenn die Buchse
unter Betriebsbedingungen in Gebrauch ist. Der nachgiebige Körper soll dabei eine
Form erhalten, die eine übermäßige Spannungskonzentration vermeidet.
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Die bei den bekannten Ausführungen zum Verbinden des nachgiebigen
Elements mit den anderen Teilen der Buchse erforderlichen kostspieligen Verfahren
sollen durch die Erfindung beseitigt werden, wobei die mit geringen Kosten herzustellende
Buchse leicht innerhalb handelsüblicher Toleranzen zusammengebaut werden kann. Die
Form der Teile soll der wirtschaftlichen Fertigung durch Massenproduktionsmethoden
angepaßt werden, so daß ein einfaches und wirkungsvolles Verfahren geschaffen wird,
die Buchsen gemäß der Erfindung sehr schnell anzufertigen.
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Erfindungsgemäß wird ein zwischen einem zentralen Verbindungsglied
und einem dieses mit Abstand umgebenden Ringglied vorgesehener und in sich federnder
Ringwulst so angeordnet, daß seine ursprüngliche Außenseite dem zentralen Glied
und seine ursprüngliche Innenseite dem äußeren Ringglied zugekehrt ist. Dadurch
steht der nachgiebige Ringwulst unter einer inneren Spannung, die ihn in seinen
spannungsfreien Zustand zurückzuführen bestrebt ist. Das zentrale Glied ist mit
einer Umfangsnut als Sitz für den Ringwulst versehen.
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In einer besonderen Ausführungsform ist das zentrale Glied aus zwei
Teilen zusammengesetzt, die eine einwärts gerichtete Nut bilden. Auf der ursprünglichen
Außenseite des Ringwulstes ist ein rippenartiger Ansatz vorgesehen, -der in die
Nut der beiden zentralen Gliedteile eingreift.
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Auch das äußere Ringglied wird bei einer besonderen Ausführungsform
aus zwei einander ergänzenden Preßteilen gebildet, deren einander zugekehrte Ränder
zu je einem Flansch abgewinkelt sind. Diese Ränder bilden eine nach auswärts gerichtete
Umfangsnut, in die der nachgiebige Ringwulst mit einem rippenartigen Ansatz eingreift,
der bei entspanntem Wulst an dessen Innenseite liegt. Die einander zugekehrten Ränder
der zwei einander ergänzenden Preßteile des äußeren Ringgliedes sind bei einer abweichenden
Ausführungsform nach außen gebogen und bilden in dem äußeren Ringglied eine nach
außen geschlossene Nut. Das zentrale Glied weist ebenfalls eine Nut auf, die mit
der Nut in dem äußeren Ringglied im wesentlichen fluchtet. Der nachgiebige Ringwulst
ist an seiner ursprünglichen Außenseite mit einem rippenartigen Ansatz versehen,
der in die Nut im zentralen Glied eingreift. Dabei steht der Ringwulst zwischen
dem zentralen Glied und dem äußeren Ringglied unter Druck und wird in die Nut des
äußeren Ringgliedes eingedrückt.
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Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung
erläutert. Es stellt dar Fig. I eine Endansicht auf eine Universalkupplung, die
zwei aneinanderliegende Wellenflansche verbindet und die eine Ausführungsform der
nachgiebigen Buchse der Erfindung benutzt, wobei der waagerecht angeordnete Wellenflansch
nicht fluchtend liegt, Fig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt nach Linie 2-2 der Fig.
I in der Richtung der Pfeile gesehen, Fig. 3 einen Mittenschnitt nach Linie 3-3
der Fig. I, in der Richtung der Pfeile gesehen, Fig. 4 eine Endansicht auf eines
der nachgiebigen Elemente, die bei der nachgiebigen Buchse der Erfindung gebraucht
werden, Fig. 5 eine Verdeutlichung des neuen Verfahrens zum Bilden der nachgiebigen,
in Fig. I gezeigten Buchse, wobei die verschiedenen Stellungen des nachgiebigen
Elements so gezeigt sind, wie es an Ort und Stelle auf dem Träger zusammengebaut
wird, wobei die Werkzeuge für den Zusammenbau in ihrer Stellung gezeigt sind, Fig.6
einen Axialschnitt, der zeigt, wie die Buchse der Fig. I als eine getrennte Einheitsbuchse
ausgebildet ist, Fig. 7 eine Seitenansicht auf eine mit Flanschen versehene Schale,
die bei einer Buchse der in Fig. 6 gezeigten Art gebraucht wird, um dieselbe an
einem Buchsenträger zu befestigen, Fig. 8 einen Axialschnitt durch eine nachgiebige
Buchse, die eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei Teile des zentralen
Gliedes zur Klarstellung abgebrochen gezeigt sind, Fig.9 einen Schnitt ähnlich demjenigen
der Fig. 8, wobei das zentrale Glied von abgeänderter Bauart ist, Fig. Io einen
Axialschnitt durch die nachgiebige Buchse, die in den Buchsen gebraucht wird, die
in den Fig. 8 und 9 gezeigt wurden, Fig. II einen Axialschnitt durch eine nachgiebige
Buchse, die eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt, Fig. 12 einen Axialschnitt
durch eine nachgiebige Buchse, die eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 13 einen Axialschnitt durch eine nachgiebige Buchse, die noch eine andere
Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei Teile des zentralen Verbindungsgliedes
abgebrochen gezeigt sind.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. i bis 7 der Zeichnung
gezeigt. Die Fig. i bis 3 der Zeichnung zeigen die Verwendung der ersten Ausführungsform
der nachgiebigen Buchsenbauart der Erfindung in einer Kupplung zur Übertragung von
Drehmomenten, die aus einem Paar voneinander ergänzenden Preßstücken gebildet ist,
die eine Mehrzahl von nachgiebigen Buchsen einschließen und ihre äußere Hülse bilden.
Ein Paar von mit Flanschen 16, 18 versehenen Wellennaben io und 12 sind durch den
Träger 1q. miteinander gekuppelt. Die Naben io und i2 sind mit Keilnuten i9 versehen,
die geeignet sind, die entsprechenden Enden der Wellen aufzunehmen. Jeder Flansch
16 und 18 ist an einem Paar von im Durchmesser einander gegenüberliegenden nachgiebigen
Buchsen befestigt, die allgemein mit dem
Bezugszeichen 20 versehen
sind. Jede vollständige Buchse 2o wird von einer äußeren Hülse 22 umschlossen, die
auf den Preßstücken 24 und 26 ausgebildet ist, und weist außerdem ein Paar von nachgiebigen
Elementen 28 und ein zentrales Verbindungsglied 3o auf.
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Der nachgiebige Körper der Erfindung unterscheidet sich von der üblichen
nachgiebigen Körperbauart, daß er aus zwei wulstförmigen Elementen und nicht aus
einem einzigen nachgiebigen Element besteht. Ein einziger nachgiebiger Körper wird
viel mehr unter Spannung stehen als ein nachgiebiger Körper, der in getrennte Elemente,
z. B. wulstförmige Elemente, unterteilt ist, die bei der vorliegenden Konstruktion
vorgesehen sind.
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Zusätzlich werden die nachgiebigen Elemente 28 in den Buchsen 20 in
eine umgekehrte oder negative Lage gebracht. Dies wird durch das Verfahren bewerkstelligt,
das in der Fig. 5 der Zeichnung veranschaulicht ist. Ein tonnenförmiges zentrales
Glied 30 ist vorgesehen, in dem ringförmige Nuten 32 ausgebildet sind. Ein
Vorsprung 34 erstreckt sich von einem Ende des Gliedes 3o aus. Das Innere des Vorsprunges
34 ist ausgehöhlt und mit einem Gewinde versehen, wie in der Fig. 3 der Zeichnung
gezeigt ist. Das Innere 35 des Verbindungsgliedes 30 ist hohl, wie in der Fig. 3
der Zeichnung gezeigt ist, um Gewicht zu ersparen und um das Verbindungsglied zur
Anwendung eines Aufbringwerkzeuges während des Einbaues der Buchse geeignet zu machen.
Indem wiederum auf Fig.5 Bezug genommen ist, wird ein Aufbringwerkzeug, z. B. das
Werkzeug 36, das den Stutzen 38 besitzt, gegen dasjenige Ende des Gliedes
30 gelegt, das nicht den sich von ihm aus erstreckenden Vorsprung 34 besitzt.
Der Stutzen 38 erstreckt sich in das hohle Innere 35 des Gliedes 30 und paßt
in engem Eingriff mit ihm zusammen. Die ringförmige Schulter 4o legt sich gegen
das Ende des tonnenförmigen Gliedes und läuft zu einem sanften kurvenförmigen Abschnitt
42 aus, der in die Kontur des Gliedes übergeht, indem so die Bewegung eines nachgiebigen
Elements 28 längs des Werkzeuges 36 auf das Glied 3o erleichtert wird.
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Beim Aufbringen des wulstförmigen nachgiebigen Elements 28 auf das
Glied 30 wird das Aufbringwerkzeug in die Stellung gebracht, wie sie in Fig. 5 der
Abbildung gezeigt ist. Eines der nachgiebigen Elemente 28 wird dann über das freie
Ende des Aufbringwerkzeuges 36 gebracht, und dieses Element 28 wird danach längs
des Werkzeuges 36 auf das Glied 3o zu bewegt. Gewisse Abschnitte des Elements 28
sind mit »I«, »2« und »3« in Fig. 5 bezeichnet. Wenn das Element 28 entlang gerollt
wird, ist zu erkennen, daß die Stellungen dieser mit Nummern versehenen Abschnitte
wechseln. Der kurvenförmige Abschnitt 42 auf dem Aufbringwerkzeug 36 liefert einen
glatten Weg, längs dem das Element 28 auf das Glied 30 und in die Nuten 32
geschoben wird. Es ist zu bemerken, daß die Abschnitte I, 2 und 3, die normalerweise
auf der unteren Innenseite des Elements 28 waren, nun auf der oberen Außenseite
des Elements sind. So wird das Element 28 auf dem Verbindungsglied 30 in einer umgekehrten
oder negativen Stellung angeordnet. Die einander ergänzenden Preßstücke 24 und 26
können dann so angeordnet werden, daß die Hülsenabschnitte 22 über die Außenseite
des umgekehrten nachgiebigen Elements 28 passen. Die einander ergänzenden Preßstücke
24 und 26 werden dann miteinander auf irgendeine Weise verbunden, indem so ein Träger
14 gebildet wird. Der Träger I4 wird schnell und leicht an den Flanschen 16 und
18 auf die in der Fig. 3 der Zeichnung gezeigte Weise befestigt. Ein Bolzen 44 tritt
durch ein Loch 46 in dem Flansch hindurch und wird in den mit Schraubgewinde versehenen
Abschnitt auf dem Inneren des Verbindungsgliedes 30 eingeschraubt. Eine Eindrehung
47 ist in dem Flansch vorgesehen, in die ein im Durchmesser verminderter Abschnitt
48 auf dem Ende des Zapfens 34 paßt. Dies erzeugt einen genauen Sitz für einen Schulterabschnitt
50, der in der Nähe des im Durchmesser abgesetzten Abschnittes 48 auf dem Vorsprung
34 angeordnet ist. Eine Sperr-oder Sicherungsscheibe 52 wird benutzt, um ein sicheres
Halten des Bolzens 44 auf dem Befestigungsglied 30 sicherzustellen.
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Ein Aufbringwerkzeug 53, ähnlich dem Werkzeug 36, ist geeignet, um
passend in der Nähe desjenigen Endes des Gliedes 3o einzugreifen, das den Vorsprung
34 enthält, wie in Fig. 5 der Zeichnung gezeigt ist. Das Werkzeug 53 besitzt die
ausgehöhlte Aussparung 5d., die auf den Vorsprung 34. des Verbindungsgliedes
30 paßt. Die Arbeitsweise des Werkzeuges 53 ist identisch mit derjenigen
des Werkzeuges 36, die weiter oben beschrieben wurde. Manchmal ist eine Kupplung
durch die Benutzung einer scheibenähnlichen zentralen Trägerplatte gebildet, die
daran befestigte Taschen besitzt, in die nachgiebige Buchsen passen. Bei derartigen
Konstruktionen ist die Buchse mit ihrer eigenen einheitlichen äußeren Hülle i22
ausgebildet (Fig. 6). Das zentrale Glied 130 kann auf irgendeine Weise ausgebildet
sein, um es für die Verbindung mit einer Welle geeignet zu machen. Das in Fig. 6
gezeigte Glied 130 ist ausgehöhlt, um es für den Durchtritt eines Bolzens oder Zapfens
passend zu machen, es können aber irgendwelche anderen Mittel benutzt werden, um
das Verbindungsglied 130 mit einem treibenden oder getriebenen Glied zu verbinden.
Ein mit Flanschen versehenes Taschenglied 156 ist in Fig. 7 der Zeichnung gezeigt.
Dieses Taschenglied ist geeignet, um über die Buchsen r2o zu passen, die in Fig.
6 der Zeichnung gezeigt sind.
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Es ist zu bemerken, daß die äußere Hülle 122 in Fig. 6 zylindrisch
ist. Obwohl dies eine zufriedenstellende Ausführungsform der Erfindung ist, wird
es vorgezogen, die äußere Hülle mit einem Vorsprung an ihrem mittleren Teil mit
kegelig abfallenden Enden auszubilden, wie in den Fig. z bis 3 der Zeichnung gezeigt
ist. Die kegelig abfallende äußere Hülse ist bestrebt, das nachgiebige Glied 28
in dichtem Eingriff in der ringförmigen Nut 32 zu halten.
Es ist
gefunden worden, daß die Behandlung der Nuten 32 mit einem anhaftenden Klebestoff
dazu beiträgt, die nachgiebigen Elemente 28 in den Nuten 32 während des Einbaues
der Buchsen zu halten.
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Wenn die äußere Hülse 22 oder das Glied 3o der Buchse in Fig. 2 entweder
in Richtung ihrer Enden oder in eine Winkelstellung bewegt wird, sind die Elemente
28 bestrebt, in ihren ursprünglich geformten oder nicht umgekehrten Zustand zurückzukehren.
So wird eine auf die Enden zu gerichtete Bewegung oder eine Winkelbewegung unterstützt
und nicht eingeschränkt wie in den üblichen Buchsen. Auf diese Weise wird weniger
Wärme erzeugt, und das nachgiebige Element wird eine größere und schnellere Bewegung
aushalten als die Elemente, die bisher benutzt wurden. Dasselbe trifft für die in
Fig. 6 gezeigte Buchse I2o zu, wenn die äußere Hülse 122 oder das zentrale Glied
13o aus der Ausgangslage verschoben wird.
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Alle Ausführungsformen der Erfindung, die in den Zeichnungen gezeigt
sind, benutzen ein nachgiebiges Element, das sich in einem umgerollten Zustand in
der zusammengebauten Stellung befindet, wie weiter oben beschrieben wurde.
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 8, 9 und
Io der Zeichnung offenbart. Bei dieser Ausführungsform werden die einander ergänzenden
Preßstücke ausgebildet, um eine äußere kegelig abfallende offene Nut zu bilden,
und das zentrale Glied ist ausgebildet, um eine innere kegelig abfallende Nut zu
bilden, die das nachgiebige Element an Ort und Stelle hält.
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Die in den Fig. 8 und 9 gezeigten Bauarten bilden eine nachgiebige
Buchse, die allgemein mit 20a bezeichnet ist. Die äußere Hülse 22a der Buchse 2oa
ist von einem Paar von einander ergänzenden Preßstücken 24a und 26a gebildet. Das
zentrale Glied 30a ist innerhalb der äußeren Hülse 22a angeordnet und ist im Abstand
von ihr durch das nachgiebige Element 28a gehalten. Die Preßstücke 24a und 26a sind
mit den Flanschen 6oa bzw. 62a ausgebildet. Die Flansche liefern eine kegelige ringförmige
Nut 63a, die geeignet ist, einen Sitz für den Keil oder Halterand 72a des nachgiebigen
Elements 28a zu bilden. Das zentrale Glied 30a ist aus einander ergänzenden Teilen
66a und 68a gebildet, um den Zusammenbau der Buchse zu erleichtern. Die Teile 66a
und 68a sind so ausgebildet, daß sie eine zentrale Nut 70a erzeugen, die geeignet
ist, einen Sitz für den Keil oder Halterand 64a des nachgiebigen Elements 28a zu
bilden. Es ist zu bemerken, daß die Teile 66ä und 68a von verschiedener Konstruktion
in den Fig. 8 und 9 sind. Die Teile 66a und 68a werden in der zusammengebauten Stellung
durch eine Träger- und Mutteranordnung 74a gehalten, die sich ebenfalls durch einen
Flansch od. dgl. 76a hindurcherstreckt, der durch die Buchse verbunden werden soll.
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Das nachgiebige Element 28a wird in dem umgekehrten Zustand angeordnet,
wie er in Verbindung mit der ersten Ausführungsform der Erfindung auseinandergesetzt
wurde. Das nachgiebige Element 28a wird wirksam in seiner Stellung in der Buchsenanordnung
durch die Keile oder Halteränder 64a und 72a gehalten. In dem umgekehrten Zustand
des nachgiebigen Elements 28a wird der Keil oder Halterand 64a in der inneren Nut
70a gehalten, die von dem zentralen Glied 30a vorgesehen ist, und der Keil oder
Halterand 72a wird in der Nut 63a angeordnet, die von den Preßstückflanschen 6oa
und 62a gebildet ist.
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Die dritte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. II gezeigt. Diese
Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform, die in den Fig.
8, 9 und Io gezeigt ist, dadurch, daß die Flansche 6ob und 62b nicht kegelförmig,
sondern gerade ausgebildet sind; die Nut 7ob in dem zentralen Glied hat gerade und
nicht kegelförmige Seitenwände; und das zentrale Glied ist aus einem Stück geformt
und nicht aus zwei.
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Die vierte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 12 gezeigt. Diese
Ausführungsform ist ähnlich der dritten Ausführungsform, die in Fig. II gezeigt
ist, mit Ausnahme davon, daß die Flansche 6oc und 62c kegelförmig verlaufen und
miteinander an ihren äußeren Abschnitten derart in Eingriff kommen, daß sie eine
geschlossene Nut bilden. Außerdem ist anfänglich kein äußerer Keil oder Halterand
in dem nachgiebigen Glied 28c vorgesehen. Statt dessen, gelangt ein Abschnitt des
nachgiebigen Gliedes, wenn es unter Druck in die Buchsenanordnung gebracht wird,
derart in die Nut 62c, daß der Abschnitt einen Verblockungskeil 63c bildet.
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Die fünfte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 13 gezeigt. Bei
dieser Konstruktion ist eine Mehrzahl von inneren Nuten 7od auf dem zentralen Verbindungsglied
3od ausgebildet. Eine Mehrzahl von äußeren Nuten 63d ist in den einander ergänzenden
Preßstücken 24d und 26d vorgesehen. Die äußere Hülse 22d, die von den Preßstücken
gebildet wird, hat eine Umrißlinie, die der Umrißlinie des zentralen Verbindungsgliedes
ähnlich ist.
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Die nachgiebigen Buchsen, die hierin beschrieben sind, sind einfach
und wirkungsvoll, und Versuche sind durchgeführt worden, die anzeigen, daß diese
Buchsen Belastungen aushalten, die dreimal größer sind als die Bruchlast der üblichen
Buchsen. Diese größere Leistungsfähigkeit ist innerhalb einer Buchse erzeugt, die
in den meisten Fällen nicht größer ist als übliche Buchsen. Die Spannungen sind
auf einen Geringstwert vermindert, und .die Wärme während des Arbeitens der Buchse
ist beträchtlich verringert. Alle diese Vorteile ergeben sich bei einer Konstruktion,
die äußerst einfach und wirtschaftlich ist und die Klebe- oder Vulkanisierverfahren
oder Verstärkungskonstruktionen vermeidet. Außerdem ist ein Verfahren zum Ausbilden
einer derartigen nachgiebigen Buchse vorgesehen worden, das einfach ist und das
die Herstellung von Buchsen in großer Stückzahl mit großer Geschwindigkeit ermöglicht.