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Die Erfindung betrifft eine Lagerbuchse für ein Augenlager gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine oberbegriffliche Lagerbuchse ist beispielsweise aus der
DE 10 2011 013 678 A1 bekannt und dort als Federaugenlager bezeichnet. Das Lager umfasst ein Metall-Innenrohr mit zwei Innenrohr-Stirnseiten und ein Metall-Außenrohr, welches das Metall-Innenrohr umfangsseitig umgibt. Es ist ein Elastomerkörper offenbart, welcher das Metall-Innenrohr und das Metall-Außenrohr miteinander verbindet. Das Lager umfasst zudem zu jeder Innenrohr-Stirnseite jeweils eine Distanzringscheibe, welche an dem Metall-Innenrohr anliegt. Jede Distanzringscheibe weist einen Ringrandsteg auf, welcher umfangsseitig zum Metall-Innenrohr angeordnet ist. Jeder Ringrandsteg weist eine ringförmige und senkrecht zu einer Längsmittelachse verlaufende Stützfläche für einen Stützring auf. Diese Stützring-Stützfläche ist als Ebene ausgestaltet. Sie erstreckt sich in Radialrichtung von einer Innenumfangskante, die am Metall-Innenrohr anliegt, bis zu einer Außenumfangskante, die mit der umfangsseitigen Mantelfläche der Distanzringscheibe einen rechten Winkel einschließt.
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Dieses Federaugenlager ist jedoch hinsichtlich seiner Fähigkeit zur axialen und kardanischen Auslenkung problembehaftet. Die Distanzringscheiben sind derart ausgestaltet, dass sie in ihren radialen Außenbereichen einen rechtwinkligen Längsschnittverlauf aufweisen. Dadurch ist die Außenumfangskante ausgebildet, die bei größeren axialen und kardanischen Auslenkungen von Innenrohr und Außenrohr relativ zueinander beschädigend gegen den Elastomerkörper schlagen oder dort einschneidend eindringen kann. Diese ungünstig geformte Außenumfangskante ergibt sich daraus, dass die als Ebene ausgebildete Stützring-Stützfläche zusammen mit einer als Ebene ausgebildeten Innenrohr-Stirnseitenfläche genau so groß sein soll wie eine Anlage- und Abstützfläche für eine Halteplatte, welche sich an jeder axialen Außenseite befindet.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lagerbuchse zu schaffen, welche eine verbesserte axiale und kardanische Auslenkung ermöglicht, den Elastomerkörper bei diesen Auslenkungen nicht beschädigt und eine Lebensdauer insbesondere bei axialer Auslenkung vergrößert.
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Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.
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Erfindungsgemäß wird daher eine Lagerbuchse für ein Augenlager vorgeschlagen, umfassend einen Kern mit einem ersten axialen Ende und einem zweiten axialen Ende, einer Außenhülse, welche den Kern umfangsseitig umgibt, einen Elastomerkörper, welcher den Kern und die Außenhülse miteinander verbindet, sowie zu jedem axialen Ende jeweils eine Axialscheibe, welche an dem Kern anliegt und einen umlaufenden Stegabschnitt mit einer Stirnseite aufweist, welcher umfangsseitig zum Kern angeordnet ist, wobei die Stirnseite zumindest in ihrem radialen Außenbereich einen gegenüber einer Quermittelebene der Lagerbuchse ausgelenkten Verlauf und/oder einen gegenüber einem in Richtung Quermittelebene vorstehenden Bereich rückgesetzten Bereich aufweist.
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In vorteilhafter Weise schlägt die Erfindung daher die geometrische Umgestaltung des Stegabschnitts vor. Der Stegabschnitt wird nämlich an seiner Stirnseite unter Reduzierung seiner Stützfläche für einen Stützring, vergleichen mit dem vorgenannten Stand der Technik, derart ausgestaltet, dass dort keine scharfen Kanten mehr vorhanden sind, die das Elastomer oder dessen Hauptkörper bei größeren und großen axialen und kardanischen Auslenkungen beschädigen könnten. Bei einer axialen Relativbewegung zwischen Außenhülse und Kern unter gleichzeitiger radialer Last ist eine Beschädigung des Elastomers durch die Axialscheiben folglich ausgeschlossen. Es findet durch diese weder ein Einschneiden in den Elastomerkörper oder Hauptkörper noch ein Abschälen bei großen axialen Auslenkungen darin statt. Durch diese geometrische Optimierung kann die Lebensdauer erheblich gesteigert werden.
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Der Außenbereich jeder Axialscheibe ist Teil der Stirnseite und bildet keine Stützringfläche aus oder umfasst eine solche. Der ausgelenkte Verlauf kann längsschnittlich gesehen linear oder gewölbt sein. Der Durchmesser des ausgelenkten Verlaufs kann mit zunehmendem Abstand von der Quermittelebene zunehmen. Diese Durchmesserzunahme kann in Radialrichtung ununterbrochen sein. Der rückgesetzte Bereich kann ein Stufenabschnitt sein. Der rückgesetzte Bereich kann einen Längsabstand zum Elastomerkörper aufweisen, um bei Auslenkung gar nicht in Kontaktnähe zum Elastomer oder zu Anbindungspunkten des Elastomers zu geraten.
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Die an den axialen Enden montierten Axialscheiben können auf den Kern aufgepresst sein. Dazu kann jede Axialscheibe eine Kernanlagefläche aufweisen, die vorzugsweise der Stirnfläche des Kerns entspricht. Der Kern kann somit zusammen mit den beidseitigen Axialscheiben mit einem die Lagerbuchse entlang der Längsmittelachse und koaxial zum Kern durchsetzenden Lagerbolzen zwischen Halteelementen verdrehfest verspannt werden. Die Größe der Kernanlagefläche kann jedoch auch der stirnseitigen Größe der Stirnfläche des Kerns plus der Stirnfläche einer vom Kern getragenen und vom Stegabschnitt geklemmtem oder umfangsseitig umgebenen Elastomerschicht entsprechen. Der Stegabschnitt kann sich erstrecken zwischen einer Innenumfangskante der Axialscheibe, die am Kern angeordnet sein kann, und einer Umfangskante der Axialscheibe, die am Außenumfang angeordnet sein kann.
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Jede Axialscheibe kann an ihrer der Quermittelebene abgewandten Außenseite eine Außenanlagefläche aufweisen. Dort kann im eingebauten Zustand eine Halteplatte oder ein Halteelement eines Augenlagers anliegen.
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Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann eine erste Zwischenhülse in dem Elastomerkörper aufgenommen sein, welche vorzugsweise in Längsrichtung benachbart zu den ausgelenkten Verläufen und/oder rückgesetzten Bereichen angeordnet ist. Mittels erster Zwischenhülse wird der Elastomerkörper in Radialrichtung in eine radial innere Elastomerspur und eine radial äußere Elastomerspur geteilt, um die Steifigkeit zu erhöhen. Diese Teilung kann vorzugsweise hälftig erfolgen, so dass die beiden Elastomerspuren eine gleiche Erstreckung in Radialrichtung aufweisen. Die Lagerbuchse kann eine am Kern gehaftete Lagerbuchse sein. Der Elastomerkörper kann eine stoffschlüssige Verbindung, vorzugsweise mittels Vulkanisation, mit dem Kern aufweisen.
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Auch der Einsatz einer solchen Zwischenhülse war bislang problembehaftet, insbesondere bei dem vorgenannten Stand der Technik. Würde das aus dem vorgenannten Stand der Technik bekannte Federaugenlager mittels einer Zwischenhülse in Radialrichtung derart geteilt, so würde die Zwischenhülse durch die einwärtsgerichteten Stirnflächen der Distanzringscheiben stark in der axialen Richtung an der Bewegung beschränkt. Der Elastomerkörper könnte sodann gekammert sein. Somit würden die Distanzringscheiben dazu führen, dass eine axiale Auslenkung des Lagers zu sehr großen Dehnungen in der äußeren Elastomerspur führt, verglichen mit der inneren Elastomerspur, die nahezu keine Dehnungen ertragen müsste. Die Dehnungen sind folglich nicht gleichmäßig verteilt, woraus eine geringe Lebensdauer folgt. Die Erfindung räumt der ersten Zwischenhülse hingegen durch die ausgelenkten Verläufe und/oder rückgesetzten Bereiche einen axialen Bewegungsraum ein, bezeichenbar als Längsabstand. Hierdurch wird die Zwischenhülse bei axialer Auslenkung weniger oder gar nicht an ihrer Bewegung in Axialrichtung behindert und die resultierenden Schubdehnungen im Elastomer aufgrund der Axialauslenkung werden gleichmäßiger auf die innere und äußere Elastomerspur übertragen oder verteilt. Der Bewegungsraum ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass auch bei großen und größeren axialen Auslenkungen ein Anschlagen der ersten Zwischenhülse an die Axialscheiben ausgeschlossen ist. Die erste Zwischenhülse kann stirnseitig eine Elastomerschicht aufweisen. Vorzugsweise ist diese Elastomerschicht vom Elastomerkörper des Anspruchs 1 ausgebildet.
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Unter dem Ausdruck „in Längsrichtung benachbart“ soll verstanden werden, dass die betroffenen Bauteile auf gleicher Höhe in Radialrichtung liegen.
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Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann eine Umfangskante jeder Axialscheibe, in welcher sich die Stirnseite und eine Umfangsfläche der Axialscheibe sto-ßen, mit einem Radius oder abgerundeten Verlauf versehen sein. Die Umfangskante kann eine Außenumfangskante sein. Ein solcher Radius oder abgerundete Verlauf verbessert die erfindungsgemäße technische Wirkung und verhindert in besonderer Weise ein Einschneiden der Außenumfangskante in den Elastomerkörper und/oder einen elastomeren Hautabschnitt. Der Radius oder abgerundete Verlauf schont somit den Elastomerkörper. Ein Radius oder ein abgerundeter Verlauf kann zusätzlich oder alternativ angeordnet sein an einer Innenkante des ausgelenkten Verlaufs. In dieser Innenkante können sich ein radialer Innenbereich der Axialscheibe und der radiale Außenbereich und/oder der ausgelenkte Verlauf treffen. Der radiale Innenbereich selbst kann an seiner Außenkante einen Radius oder abgerundeten Verlauf aufweisen.
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Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse können der Au-ßenbereich und der Innenbereich unmittelbar aneinander anstoßen. Der Innenbereich ist Teil der Stirnseite und kann eine Stützringfläche umfassen oder ausbilden. Vorzugsweise bildet ausschließlich der Innenbereich die Stützringfläche aus.
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Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann zwischen der Umfangskante jeder Axialscheibe und einem benachbarten Anbindungspunkt, in welchem ein Hauptkörper des Elastomerkörpers an die Außenhülse angebunden ist, ein erster Längsabstand ausgebildet sein, welcher größer ist als ein dritter Längsabstand zwischen der Stirnseite der Außenhülse und der Stirnseite der benachbarten Axialscheibe. Dadurch bildet die Außenhülse selbst einen Axialanschlag aus. Selbst für den Fall, dass die Außenhülse nämlich axial so weit ausgelenkt wird, dass deren Stirnseite mit der Stirnseite der Axialscheibe auf gleicher Höhe in Längsrichtung liegt und somit beide Elemente eine Halteplatte eines Augenlagers kontaktieren, bleibt der Anbindungspunkt des Elastomerkörpers und die Axialscheibe in Längsrichtung beabstandet zueinander.
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Da sich die erste Zwischenhülse in axialer Richtung in Bezug auf die Außenhülse im Verhältnis der axialen Nachgiebigkeit der inneren und äußeren Elastomerspur gemäß des mathematischen Strahlensatzes bewegen kann, ist ihre axiale Auslenkung geringer als die des Außenrohres. Denkbar ist daher, dass der zweite Längsabstand wesentlich geringer als der dritte Längsabstand ist, ohne dass bei voller axialer Auslenkung eine signifikante axiale Bewegungseinschränkung der Zwischenhülse erfolgt.
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Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann die Überdeckung in Radialrichtung zwischen der Außenhülse und zumindest einer Axialscheibe, vorzugsweise beider Axialscheiben, mindestens jeweils dem erster Längsabstand entsprechen. Vorteilhaft ist zwar, dass die Umfangskante jeder Axialscheibe möglichst weit von der außenhülsenseitigen Anbindung des Elastomerkörpers entfernt ist. Vorteilhaft ist dann aber auch, wenn noch genügend Überdeckung zwischen Außenhülse und Axialscheiben gewährleistet ist, damit diese als Radialanschlag dienen können.
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Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann die Außenhülse innenseitig zumindest im Überdeckungsbereich zu zumindest einer Axialscheibe, vorzugsweise zu beiden Axialscheiben, eine beziehungsweise jeweils eine Elastomerschicht aufweisen. Diese Elastomerschicht kann ein Hautabschnitt sein. Dadurch kann ein radiales Anschlagen der Außenhülse an die entsprechende Axialscheibe geräuschreduziert werden. Vorteilhaft ist diese Elastomerschicht insbesondere für einen weichen Einsatzpunkt eines radialen Anschlags und somit schonend für die umgebenden Bauteile. Vorzugsweise ist diese Elastomerschicht vom Elastomerkörper des Anspruchs 1 ausgebildet.
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Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann die Außenhülse stirnseitig zumindest in Teilbereichen eine Elastomerschicht aufweisen. Vorzugsweise ist diese Elastomerschicht vom Elastomerkörper des Anspruchs 1 ausgebildet. Dadurch kann ein axiales Anschlagen der Außenhülse, beispielsweise an eine Halteplatte, geräuschreduziert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann der dritte Längsabstand höchstens dreimal so groß sein wie ein zweiter Längsabstand zwischen der Stirnseite der ersten Zwischenhülse oder dem diese Stirnseite abdeckenden Elastomer und der benachbarten Axialscheibe, bevorzugt höchstes doppelt so groß. Der zweite Längsabstand ist antragbar auf radialer Höhe der Stirnseite der ersten Zwischenhülse oder dem diese Stirnseite abdeckenden Elastomer und kann dem kürzesten Abstand in axialer Richtung zwischen der ersten Zwischenhülse und der Axialscheibe entsprechen. Bei höchstens dreimal so großem drittem Längsabstand erfolgt lediglich höchstens ein leichtes Anstoßen der ersten Zwischenhülse an der Axialscheibe, falls die Elastomerspuren in radialer Richtung dieselbe Erstreckung aufweisen. Die auftretenden Dehnungen wären dann auf die innere und äußere Elastomerspur verteilt, wenn auch nicht gleichmäßig, so doch akzeptabel. Bei gleicher axialer Nachgiebigkeit der Elastomerspuren würde im Falle eines höchstens doppelt so großen dritten Längsabstands in Bezug auf den zweiten Längsabstand die erste Zwischenhülse die Axialscheibe gerade berühren. Die auftretenden Dehnungen können besonders gleichmäßig in den Spuren verteilt werden. Es ist somit durch den zweiten Längsabstand für die erste Zwischenhülse ein axialer Raum zur entsprechenden Axialscheibe geschaffen, damit axiale Auslenkungen zu einer gleichmäßigen Dehnbelastung in der inneren wie auch äußeren Elastomerspur führen. Der zweite Längsabstand ist messbar auf radialer Höhe der Stirnseite der ersten Zwischenhülse oder dem diese Stirnseite abdeckenden Elastomer.
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Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann der ausgelenkte Verlauf jeder Axialscheibe konisch und/oder gewölbt verlaufen. Der konische Verlauf kann mit der Längsmittelachse einen Winkel im Bereich von 40° bis 80° einschließen, bevorzugt im Bereich von 60° bis 80°, weiter bevorzugt im Bereich von 70° bis 80°, ganz besonders bevorzugt von 75°.
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Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann sich der ausgelenkte Verlauf oder rückgesetzte Bereich über einen Anteil des Durchmessers der Axialscheibe erstrecken, welcher mindestens einem 1/10 Durchmesser entspricht, bevorzugt mindestens einem 1/8 Durchmesser, weiter bevorzugt mindestens einem 1/6 Durchmesser, noch weiter bevorzugt mindestens einem 1/4 Durchmesser. Dadurch wird ein radialer Innenbereich der Axialscheibe möglichst klein gehalten, um möglichst viel Raum für eine den Elastomerkörper nicht schädigende Ausgestaltung und/oder eine möglichst große axiale Auslenkung der ersten Zwischenhülse zu schaffen.
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Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann das Verhältnis zwischen der Radialerstreckung der Stirnseite und der Radialerstreckung des ausgelenkten Verlaufs oder des rückgesetzten Bereichs größer als 1 sein, bevorzugt größer als 2 sein, weiter bevorzugt größer als 3 sein. Auch dadurch wird ein radialer Innenbereich der Axialscheibe möglichst klein gehalten, um möglichst viel Raum für eine den Elastomerkörper nicht schädigende Ausgestaltung und/oder eine möglichst große axiale Auslenkung der ersten Zwischenhülse zu schaffen.
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Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann die Stirnseite jeder oder nur einer Axialscheibe in ihrem radialen Innenbereich eine Stützringfläche aufweisen. Gegen diese Stützringfläche kann sich eine zweite Zwischenhülse abstützen. Die Stützringfläche kann kreisringförmig und/oder als Ebene ausgestaltet sein, um zu stützen. Sie kann sich in Radialrichtung von einer Innenumfangskante, die am Kern anliegt oder dort angeordnet ist, nach radial außen bis zur Innenkante des ausgelenkten Verlaufs oder bis auf radiale Höhe des rückgesetzten Bereichs erstrecken. Dabei ist der Durchmesser der Innenkante bevorzugt so zu wählen, dass er größer oder gleich dem Durchmesser der zweiten Zwischenhülse, besonders bevorzugt genau dem Durchmesser der zweiten Zwischenhülse entspricht.
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Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann eine zweite Zwischenhülse vorgesehen sein, welche in dem Elastomerkörper aufgenommen ist, und vorzugsweise an den Stützringflächen anliegt. Die zweite Zwischenhülse kann innenumfangsseitig der ersten Zwischenhülse in der inneren Elastomerspur angeordnet sein. Die zweite Zwischenhülse kann radial innenseitig eine Elastomerschicht tragen, die keine stoffschlüssige Verbindung mit dem Kern aufweist. Vielmehr ist diese Elastomerschicht auf den Kern gepresst. Die zweite Zwischenhülse bildet durch den Verzicht auf eine stoffschlüssige Verbindung zum Kern eine rotatorische Überlastsicherung aus. Die Elastomerschicht kann sich somit mitsamt der Außenhülse gegenüber dem Kern verdrehen, sobald die Presskraft auf den Kern und/oder zwischen den Axialscheiben überwunden ist. Vorzugsweise ist diese Elastomerschicht vom Elastomerkörper des Anspruchs 1 ausgebildet. Trägt die zweite Zwischenhülse auf Ihrer Innenseite keine Elastomerschicht, so kann sie im Falle einer metallischen Ausführung kernzugewandt entweder mit einer Gleitbeschichtung versehen sein oder aus einem Kunststoff, vorzugsweise einem tribologisch optimierten Kunststoff bestehen.
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Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann die Größe der Stützringfläche zumindest einer Axialscheibe höchstens der Größe der Stirnseite der zweiten Zwischenhülse oder des die zweite Zwischenhülse unmittelbar umgebenden Elastomerkörpers entsprechen. Die jeweiligen Anlageflächen weisen also gleiche Größen auf. Vorzugsweise entspricht die Größe der Stützringfläche zumindest einer Axialscheibe in der 1,1-fachen bis 2-fachen, vorzugsweise der 1,2-fachen bis 1,5-fachen Größe der Stirnseite der zweiten Zwischenhülse oder des die zweite Zwischenhülse unmittelbar umgebenden Elastomerkörpers. Sodann ist auch angesichts von Fertigungstoleranzen sichergestellt, dass die Stützringfläche höchstens nur so groß ist, dass ein prozesssicheres Anliegen der Stirnseite der zweiten Zwischenhülse oder dem die zweite Zwischenhülse unmittelbar umgebenden Elastomerkörper realisiert ist.
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Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann sich die Stützringfläche einer Axialscheibe über einen Anteil des Durchmessers der Axialscheibe erstrecken, welcher höchstens einem 1/4 Durchmesser entspricht, bevorzugt höchstens einem 1/6 Durchmesser, weiter höchstens mindestens einem 1/8 Durchmesser, noch weiter bevorzugt höchstens einem 1/10 Durchmesser.
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Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann zwischen den Stützringflächen und der zweiten Zwischenhülse eine Elastomerschicht angeordnet sein, welche vorzugsweise vom Elastomerkörper ausgebildet ist. Die zweite Zwischenhülse kann diese Elastomerschicht stirnseitig aufweisen. Vorzugsweise ist diese Elastomerschicht vom Elastomerkörper des Anspruchs 1 ausgebildet. Dadurch kann ein sicherer Presssitz gegen die Axialscheiben gewährleistet werden, der jedoch bei ausreichend hohen Torsionsbelastungen des Lagers ein Durchrutschen erlaubt und so als Überlastsicherung gegen zu hohe Torsionswinkel fungiert und so das/die Elastomerpolster schützt.
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Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse können die Axialscheiben jeweils eine Scheibenausnehmung aufweisen, die mit einer Zentrierschräge versehen ist, welche vorzugsweise an die Stirnseite stößt. Zwischen der Innenumfangswand der Scheibenausnehmung und der Stirnseite kann somit die Zentrierschräge angeordnet sein. Die Zentrierschräge kann die Größe der Stützringfläche reduzieren. Sie dient der vereinfachten Montage der Lagerbuchse.
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Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann die Außenanlagefläche jeder Axialscheibe mindestens die 1,2-fache Größe der Kernanlagefläche oder Stirnfläche des Kerns plus der Stützringfläche betragen, vorzugsweise mindestens die 1,4-fache Größe, weiter bevorzugt mindestens die 1,6-fache Größe.
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Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse kann die erste Zwischenhülse in Längsrichtung kürzer ausgeführt sein als der Kern, welcher wiederum kürzer ausgeführt sein kann als die Außenhülse. Gleiches gilt analog für eine Lagerbuchse, die anstelle der ersten die zweite Zwischenhülse umfasst. Sofern beide Zwischenhülsen vorhanden sind, kann gelten, dass die erste Zwischenhülse in Längsrichtung kürzer ausgeführt sein kann als die zweite Zwischenhülse, welche wiederum kürzer ausgeführt sein kann als der Kern, welcher wiederum kürzer ausgeführt sein kann als die Außenhülse. Sofern keine Zwischenhülse vorgesehen ist, kann gelten, dass der Kern in Längsrichtung kürzer ausgeführt sein kann, als die Außenhülse.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Lagerbuchse erster Ausführung;
- 2 eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Lagerbuchse zweiter Ausführung;
- 3 eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Lagerbuchse dritter Ausführung;
- 4 eine Längsschnittansicht einer Axialscheibe erster Ausführung;
- 5 eine Längsschnittansicht einer Axialscheibe zweiter Ausführung und
- 6 eine Längsschnittansicht einer Axialscheibe dritter Ausführung.
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In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Bereits beschriebene Merkmale werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht erneut beschrieben und sind auf alle Elemente mit gleichen oder einander entsprechenden Bezugszeichen anwendbar, sofern nicht explizit ausgeschlossen. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
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Die in den 1 bis 6 gezeigten Gegenstände sind grundsätzlich rotationssymmetrisch bezüglich einer jeweiligen Längsmittelachse A. Die Lagerbuchsen 2 der 1 bis 3 unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Anordnung und/oder Anzahl an Zwischenhülsen 14, 16. Die Axialscheiben 18 der 4 bis 6 unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Konstruktionslösung zur Rücksetzung einer Umfangskante 32 bezüglich einer Quermittelebene Q.
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1 zeigt eine Lagerbuchse 2 erster Ausführung als gehaftete Lagerbuchse, durch welche zentral die Längsmittelachse A in Längsrichtung L ragt. Die Lagerbuchse 2 umfasst einen hohlzylindrischen Kern 4 mit einem ersten axialen Ende 6 und einem zweiten axialen Ende 8. Durch den Innendurchmesser des Kerns 4 ist entlang der Längsmittelachse A ein Lagerbolzen führbar. Jedes axiale Ende 6, 8 umfasst eine Stirnseite des Kerns 4.
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Die Lagerbuchse 2 umfasst zudem eine hohlzylindrische Außenhülse 10, welche den Kern 4 umfangsseitig mit einem Radialabstand umgibt. Außenhülse 10 und Kern 4 sind bezüglich einer Quermittelebene Q zentriert.
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Die Lagerbuchse 2 umfasst des Weiteren einen Elastomerkörper 12, welcher den Kern 4 und die Außenhülse 10 miteinander verbindet. Der Elastomerkörper 12 ist stoffschlüssig, vorzugsweise mittels Vulkanisation, an den Kern 4 und die Außenhülse 10 angebunden. Der Elastomerkörper 12 weist einen zweigeteilten Hauptkörper 38 auf, der eine innere Elastomerspur 58 und eine äußere Elastomerspur 60 umfasst. Der Hauptkörper 38 läuft längsschnittlich gesehen nach radial außen konisch zu. Die beidseitigen Stirnseiten des Hauptkörpers 38 sind gegenüber der Längsmittelachse A verkippt. Die beidseitigen Stirnseiten der inneren Elastomerspur 58 können gemäß den Anforderungen an die Steifigkeiten und die Lebensdauer frei ausgeformt sein; im Beispiel sind sie konisch ausgeführt und schließen mit der Längsmittelachse A einen Winkel von 75° ein. Die beidseitigen Stirnseiten der äußeren Elastomerspur 60 können ebenfalls gemäß der Anforderungen an die Steifigkeiten und die Lebensdauer frei ausgeformt sein; im Beispiel sind sie konisch ausgeführt und schließen mit der Längsmittelachse A einen Winkel von 65° ein. Der Hauptkörper 38 erstreckt sich außenhülsenseitig bis zu einem äußeren Anbindungspunkt 36. Zwischen den beidseits der Quermittelebene Q liegenden Anbindungspunkten 36 ist der Hauptkörper 38 des Elastomerkörpers 12 an die Außenhülse 10 angebunden. Zudem geht der Hauptkörper 38 an den Anbindungspunkte 36 zu beiden Seiten der Quermittelebene Q in jeweils einen Hautabschnitt 40 über, der eine an die Außenhülse 10 stoffschlüssig angebundene Elastomerschicht ist. Die Außenhülse 10 weist somit innenseitig zu beiden Seiten des Hauptkörpers 38 eine Elastomerschicht als Radialanschlag auf. Der Hauptkörper 38 erstreckt sich kernseitig bis zu einem inneren Anbindungspunkt 37. Zwischen den beidseits der Quermittelebene Q liegenden Anbindungspunkten 37 ist der Hauptkörper 38 des Elastomerkörpers 12 an den Kern 4 angebunden. Zudem geht der Hauptkörper 38 an den Anbindungspunkten 37 zu beiden Seiten der Quermittelebene Q in jeweils einen Hautabschnitt 41 über, der eine an den Kern 4 stoffschlüssig angebundene Elastomerschicht ist. Der Kern 4 weist somit außenseitig zu beiden Seiten des Hauptkörpers 38 eine Elastomerschicht auf.
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Mit den Hautabschnitten 40 und 41 können jeweils jenseits der Anbindungspunkten 36, 37 Elastomerausläufe angeordnet werden, die ebenfalls stoffeinheitliche Teile des Elastomerkörpers 12 sein können. Diese Hautabschnitte 40 und 41 sorgen für einen etwas weicheren Einsatz des Anschlages in radialer Wirkrichtung. Diese Hautabschnitte 40 und 41 können jedoch gegebenenfalls durch die Umfangskante 32 geschädigt werden, allerdings läuft ein solcher Riss nicht oder sehr verzögert in den Hauptkörper 38 jenseits der Anbindungspunkte weiter ein.
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Die Lagerbuchse 2 umfasst außerdem zu jedem axialen Ende 6, 8 des Kerns 4 jeweils eine Axialscheibe 18. Details der Axialscheiben 18 aus 1 sind in 4 gezeigt. Die Axialscheiben 18 sind zylindrisch ausgeführt, weisen eine Umfangsfläche 34 und zentral eine Durchgangsbohrung 50 auf, welche mit dem Innendurchmesser des Kerns 4 korrespondieren kann. Die Durchgangsbohrung 50 und der Innendurchmesser des Kerns 4 sind koaxial ausgerichtet. An ihren Außenseiten weisen die Axialscheiben 18 eine Außenanlagefläche 56 auf, welche im eingebauten Zustand an einem Halteelement anliegen kann. Die Axialscheiben 18 weisen zudem an ihrer der Außenanlagefläche 56 gegenüberliegenden Seite eine zylindrische Scheibenausnehmung 48 auf, welche koaxial zur Durchgangsbohrung 50 ist. Die Scheibenausnehmung 48 bildet mit der Durchgangsbohrung 50 einen Stufenabschnitt aus, der eine Kernanlagefläche 54 trägt. An dieser Kernanlagefläche 54 liegt der Kern 4 über seine Stirnseite des jeweiligen axialen Endes 6, 8 an. Die Größe der Kernanlagefläche 54 entspricht der stirnseitigen Größe der Stirnfläche des Kerns 4 plus der Stirnfläche des Hautabschnitts 41. Die Axialscheiben 18 sind mit dem Kern 4 verpresst und liegen an diesem an.
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Jede Axialscheibe 18 weist einen umlaufenden Stegabschnitt 20 mit einer Stirnseite 22 auf, welche der Quermittelebene Q zugewandt ist. Der Stegabschnitt 20 ist umfangsseitig zum Kern 4 angeordnet. Die Stirnseite 22 ist zweigeteilt und umfasst einen kreisringförmigen Außenbereich 24 und einen kreisringförmigen Innenbereich 42. Der Außenbereich 24 umgibt den Innenbereich 42 umfangsseitig und unmittelbar benachbart, wobei die beiden Bereiche 24, 42 in eine gemeinsame Innenkante 62 stoßen. Der Außenbereich 24 weist einen gegenüber der Quermittelebene Q ausgelenkten Verlauf 26 auf, der längsschnittlich gesehen linear verläuft. Der Durchmesser des ausgelenkten Verlaufs 26 nimmt mit zunehmendem Abstand von der Quermittelebene Q ununterbrochen bis zu der Umfangskante 32 zu. Erweist einen konischen Verlauf auf und schließt mit der Längsmittelachse A einen Winkel von 75° ein. Der Innenbereich 42 weist eine Stützringfläche 44 auf, welche kreisringförmig und als Ebene ausgestaltet ist. Sie erstreckt sich in Radialrichtung von einer Innenumfangskante 64, die am Kern 4 angeordnet ist, nach radial außen bis zur Innenkante 62, so dass lediglich ein kleiner Bereich der Stirnseite 22 als Stützringfläche 44 dient. Hier entspricht die Stützringfläche 44 dem Innenbereich 42. Ausschließlich der Innenbereich 42 umfasst eine Stützringfläche, um eine Zwischenhülse zu stützen. Der Innenbereich 42 und/oder die Stützringfläche 44 verlaufen senkrecht zur Längsmittelachse A.
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Der Kern 4, die Außenhülse 10, der Elastomerkörper 12 und die beiden Axialscheiben 18 sind koaxial bezüglich der Längsmittelachse A ausgerichtet, sie haben also eine gemeinsame Achse. Gleiches gilt für Zwischenhülsen 14, 16, sofern vorhanden.
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Die Lagerbuchse 2 umfasst auch eine erste Zwischenhülse 14, welche im Elastomerkörper 12 stoffschlüssig und vollständig aufgenommen ist. Die erste Zwischenhülse 14 teilt den Elastomerkörper 12 in radialer Richtung hälftig in die innere Elastomerspur 58 und die äußere Elastomerspur 60. Die erste Zwischenhülse 14 ist in Längsrichtung L kürzer ausgeführt als der Kern 4, welcher wiederum kürzer ausgeführt ist als die Außenhülse 10. Die erste Zwischenhülse 14 ist beidends in Längsrichtung L benachbart zu den ausgelenkten Verläufen 26 angeordnet, so dass sich die erste Zwischenhülse 14 bei axialer Auslenkung des Lagers nicht gegen die Stützringfläche 44 abstützen kann.
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Zwischen der Umfangskante 32 jeder Axialscheibe 18 und dem benachbarten Anbindungspunkt 36 ist ein erster Längsabstand L1 ausgebildet. Zwischen der Stirnseite der ersten Zwischenhülse 14 oder dem diese Stirnseite abdeckenden Elastomer und der benachbarten Axialscheibe 18 ist ein zweiter Längsabstand L2 ausgebildet. Zwischen der Stirnseite der Außenhülse 10 und der Stirnseite der benachbarten Axialscheibe 18, welche Stirnseite auch die Außenanlagefläche 56 umfasst, ist ein dritter Längsabstand L3 ausgebildet.
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Der erste Längsabstand L1 ist größer als der dritte Längsabstand L3. Der dritte Längsabstand L3 wiederum ist doppelt so groß wie der zweite Längsabstand L2. Ersichtlich ist, dass eine Überdeckung in Radialrichtung zwischen der Außenhülse 10 und jeder Axialscheibe 18 ungefähr oder mindestens jeweils dem erster Längsabstand L1 entspricht.
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Um Wiederholungen zu vermeiden, sollen nun bezüglich 2 lediglich die Unterschiede zu 1 erläutert werden.
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2 zeigt eine Lagerbuchse 2 zweiter Ausführung als ungehärtete Lagerbuchse mit rotatorischer Überlastsicherung. Der Elastomerkörper 12 ist nicht stoffschlüssig an den Kern 4 angebunden, sondern dort aufgepresst. Die Lagerbuchse 2 umfasst eine zweite Zwischenhülse 16, welche im Elastomerkörper 12 stoffschlüssig und vollständig aufgenommen ist. Sie ist innenumfangsseitig der ersten Zwischenhülse 14 und in der inneren Elastomerspur 58 angeordnet. Die zweite Zwischenhülse 16 stützt sich über eine zwischengeschaltete Elastomerschicht 46 an den beiden Stützringflächen 44 ab. Ersichtlich ist, dass die Größe jeder Stützringfläche 44 der 1,2-fachen Größe des die zweite Zwischenhülse 16 unmittelbar umgebenden Elastomerkörpers entspricht. Die zweite Zwischenhülse 16 trägt radial innenseitig eine Elastomerschicht, die Teil des Elastomerkörpers 12 ist. Sie weist keine stoffschlüssige Verbindung mit dem Kern 4 auf.
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Dadurch kann der Kern 4 gegenüber Elastomerkörper 12 mit Außenhülse 10 und den beiden Zwischenhülsen 14, 16 rotieren, wobei er auch an den Axialscheiben 18 durchrutscht. Die Scheibenausnehmungen 48 weisen jeweils an ihrer Eingangsseite eine Zentrierschräge 52 auf, welche an die Stirnseite 22 stößt. Am Kern 4 sind keine Hautabschnitte 41 des Elastomerkörpers 12 vorhanden. Folglich entspricht die Größe der axialscheibenseitigen Kernanlagefläche 54 der Größe der Stirnfläche an den axialen Enden 6, 8 des Kerns 4.
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Um Wiederholungen zu vermeiden, sollen nun bezüglich 3 lediglich die Unterschiede zu 2 erläutert werden.
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3 zeigt eine Lagerbuchse 2 dritter Ausführung. Die Lagerbuchse 2 korrespondiert mit der aus dem eingangs erwähnten Stand der Technik bekannten Gelenklager und umfasst nun keine erste Zwischenhülse 14 mehr, jedoch weiterhin die zweite Zwischenhülse 16. Diese stützt sich beidends gegen die kleinen Stützringflächen 44 ab. Benachbart zu jeder Stützringfläche 44 ist einer der ausgelenkten Verläufe 26 angeordnet, der keine Stützringfläche umfasst. Vielmehr bringt der ausgelenkte Verlauf 26 die Umfangskante 32 in eine große Distanz, vermessen als ersten Längsabstand L1, zum äußeren Anbindungspunkt 36 des Elastomerkörpers 12.
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4 zeigt die Axialscheibe 18, die bereits beschrieben wurde und in 1 dargestellt ist, in Alleinstellung.
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5 zeigt eine weitere Axialscheibe 18, welche ebenfalls einen ausgelenkten Verlauf 26 aufweist, welcher jedoch nun gewölbt verläuft. Erkennbar ist zudem, dass die Umfangskante 32 mit einem Radius versehen ist.
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6 zeigt eine weitere Axialscheibe 18, welche anstelle eines ausgelenkten Verlaufs 26 eine Stufenstruktur aufweist, um die Umfangskante 32 vom äußeren Anbindungspunkt 36 zu distanzieren und einen Kontakt der ersten Zwischenhülse 14 und der Axialscheibe(n) 18 zu verhindern. Hierzu weist die Axialscheibe 18 einen gegenüber einem in Richtung Quermittelebene Q vorstehenden Bereich 28 rückgesetzten Bereich 30 auf. Der vorstehende Bereich 28 kann ganz oder in Teilen im Innenbereich 42 liegen und dient in diesem Kontext lediglich als Referenz. Der vorstehende Bereich 28 kann identisch mit der Stützringfläche 44 sein.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von den in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Lagerbuchse
- 4
- Kern
- 6
- erstes axiales Ende
- 8
- zweites axiales Ende
- 10
- Außenhülse
- 12
- Elastomerkörper
- 14
- erste Zwischenhülse
- 16
- zweite Zwischenhülse
- 18
- Axialscheibe
- 20
- Stegabschnitt
- 22
- Stirnseite
- 24
- Außenbereich
- 26
- Verlauf
- 28
- Bereich
- 30
- Bereich
- 32
- Umfangskante
- 34
- Umfangsfläche
- 36
- äußerer Anbindungspunkt
- 37
- innerer Anbindungspunkt
- 38
- Hauptkörper
- 40
- Hautabschnitt
- 41
- Hautabschnitt
- 42
- Innenbereich
- 44
- Stützringfläche
- 46
- Elastomerschicht
- 48
- Scheibenausnehmung
- 50
- Durchgangsbohrung
- 52
- Zentrierschräge
- 54
- Kernanlagefläche
- 56
- Außenanlagefläche
- 58
- Innere Elastomerspur
- 60
- Äußere Elastomerspur
- 62
- Innenkante
- 64
- Innenumfangskante
- A
- Längsmittelsachse
- L
- Längsrichtung
- L1
- erster Längsabstand
- L2
- zweiter Längsabstand
- L3
- dritter Längsabstand
- Q
- Quermittelebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011013678 A1 [0002]
