DE1955308A1

DE1955308A1 - Gummi-Metall-Gelenkbuchse

Info

Publication number: DE1955308A1
Application number: DE19691955308
Authority: DE
Inventors: Raoul Dipl-Ing Joern; Peter Reichardt
Original assignee: Individual
Current assignee: JOERN GEB ROTH FRIEDA 7012 FELLBACH DE
Priority date: 1969-11-04
Filing date: 1969-11-04
Publication date: 1971-05-13
Also published as: AT317696B; FR2066538A5; DE1955308B2; GB1308346A; DE1955308C3; US3666301A

Description

PATENTANWALT

_BI111-._ISG. 807INCiOLSTABTZDONAU,

POSTFACH 230

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Gummi-Metall-Gelenkbuchae

Die Erfindung betrifft eine Gummi-Metall-Gelenkbuchse, bestellend auo einem inneren dickwandigen Metallrohr oder Bolzen, zwei äußeren metallischen Halbschalen, und zwischen Innenrohr und äußeren Halbschalen einvulkanisierten Gummischichten, die durch einvulkanisierte metallische Zwischenbuchsen unterteilt sind·

Gummi-Metall-Gelenkbuchsen werden als Torsionsfedern bei leichteren i Fahrzeugen verwendet, sowie als Gelenke für die Lenker von FKV, LKV und Schienenfahrzeugen. Auch für Blattfederaugen finden diese Elemente Verwendung und für alle Fälle, in denen ein wartungsfreies Gelenk oit mäßigem Uinkelausachlag, aber ohne kardanieche Verformung, benötigt wird.

Es sind Gummi-Metall-Qelenkbuchsen bekannt, bei denen zwischen einem starren metallischen Xnnenrohr und zwei dickwandigen äußeren metallischen Halbschalen eine Gummischicht angebracht ist und die Halbschalen vor dem Einbau durch einen Spalt getrennt sind· Der Spalt in den äußeren dickwandigen Schalen dient auch zur Übertragung des Drehmomentes, das über die Schalen in denGummi eingeleitet wird· Beim Zusammenbau werden die äußeren Qalbschalen, deren KrUmmungsachsen vor dem Einbau exzentrisch ' zur Achse des Innenrohro3 liegen, um den Betrag der Exzentrizität radial zusammengepresst und damit eine Druckvorspannung im Gummi erzielt· Eine Druckvorspannung erhöht die Lebensdauer schubbeanspruchter Elemente wesentlich, da die Kettenmoleküle des Kautschuks gerichtet und Schrumpfspannungen beseitigt werden. Außerdem wird die Haftung entlastet, da ihr eine Reibungshaftung Überlagert wird· Ein Kachteil der beschriebenen bekannten Elemente ist, daß die Druckvorspannung nicht gleichmäßig über den ganzen Umfang vorteilt istj sie fällt zu den Spalten hin auf Null ab. Die Vulkanisierformen für derartige Teile sind in der Herstellung aufwendig, weil die Halbschalen exzentrisch sum Innenrohr liegen· Ferner ist es ungünstig, daß die Einleitung doe Drehmomentes über Paaafedern erfolgen muß, die dicke Bleche für die Außenschale und enge Toleranzen

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für den Spalt zwischen den Halbschalen erfordern. An den bei dieser Konstruktion nur ungenügend vorgespannten Krafteinleitungsetellen treten bei Verwendung von Passfedern Schubepitzenspannuagen an den. Hafträndern und als deren Folge DauerbrÜehe la Guaai auf./Wenn ein großer Verdrehwinkel und außerdem eine große radiale Steifigkeit erforderlich ist, muß die Guaaisehicht durch einen Zwischenring unterteilt werden, ua die Querdehnung des Gummis zu behindern und dadurch eine Vergrößerung der Federkonstante zu bewirken. Bei Anordnung eines geschlossenen Zwischenringes ist es aber nicht aehr möglich, durch Zusamaenspannen der äußeren Metallteile eine Vorspannung in beiden Gummischichten zu erreichen. In diesem Fall werden Buchsen aus geschlossenen konzentrischen Bohren hergestellt, bei denen das Innenrohr nach erfolgter Vulkanisation aufgeweitet und daait die innere Gummisehieht vorgespannt wirdf dann wird der Durchaesser de« Außenrohres durch Kalibrieren verringert und so die äußere Gumaischioht vorgespannt. Dieses Verfahren ist teuer und hat grobe Sdsranzen von Innenbohrung und Außendurchnosoer zur Folgen well beim Verformen auch elastische Dehnungen unterschiedlicher Größe auftreten. Der Einbau erfordert aber enge Toleranzen, daait eine einwandfreie Krafteinleitung gewährleistet wird und Vorspannungen in den Anschlußteilen vermieden werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gelenkbuchse zu schaffen, die extrem große Ausschlagwinkel zuläßt, in radialer Richtung eine große Federkonstante hat und in dieser Richtung große Kräfte aufnehmen kann. Dabei soll der Kraftverlauf im Guaai so sein, daß keine Spannungsspitzen auftreten und eine gleichmäßige Druckvorspannung aa ganzen üafang vorhanden ist. Sie BÜß wirtschaftlich herstellbar sein und einen einfachen Einbau gestatten. Die Erfindung schafft dazu eino Guani-Hetall-Gelenkbuchse, bestehend aus einea inneren dickwandigen Metallrohr oder Bolzen, zwei äußeren metallischen Ealbcchalen, und zwischen Innenrohr und äußeren Halbschalen einvulkanisierten Gummischichten, die durch einvulkanioierte metallische Zviech.enbuob.sen unterteilt sind, und das Heus besteht darin, daß die metallischen äußeren Halbschalen und ebenso die «s Ealbsehalen lueammengesetftten Zwischenring» au» dünnem, leioht verformbaren Blech gefertigt aind und im nicht eingebauten Zustand koaxial· Zylinder bilden und «wischen metallischen Ealssehslsn und aumalhalbringen im (Querschnitt V-förmige Spalts in Längsrichtung der Buchse verlaufen, deren Scheitel sa Innenbolsen liegen, und dites Spalte so bemessen sind, das als beim linpreasen in ein Aufnahaeauge mit wesentlich kleinerem öurehaesser

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völlig geschlossen werden, wobei die Krümmungsradien der Blechhalbschalen verkleinert werden und die nun gebildeten Gummiringe in radialer Richtung gleichmäßig zusammengepresst werden. Bei der erfindungsgemUßen Qelenkbuchse bilden Gumaischichten und Blechhalbschalen vor und nach dea Sin» bau, also ia vorgespannten und nieht vorgespannten Zustand, id Querschnitt konzentrische Kreise· Dazu werden die Außen- und Zwischenschalen aus dünnen, leicht verforabaren Blech hergestellt. Sie Druckvorspannung ia Gummi ist nun über den ganzen Umfang und in beiden Gummischichten gleichmäßig verteilt, denn die Gummistärke wird infolge der neuartigen, teils elastischen, teils plastischen Verformung von Außen- und Zwischenhalbschalen an allen Stellen des ümfanges um den gleichen Betrag reduziert. Saher können große Verdrehwinkel und große BadialkrSfte, auch wenn sie in Blchtung des ursprünglich V-förmigen Spaltes wirken, mit hoher Dauerfestigkeit aufgenommen werden. Die Gelenkbuchse ist einfach herzustellen, und es ist ä nur ein Arbeitsgang erforderlich, ua in beiden Gummiringen die Vorspannung zu erzeugen und die Buchse einzubauen· Der Einbau ist einfach, da sowohl der Außendurchmesser wie auch die Aufnahmebohrung grobe Toleranzen aufweisen dürfen und die dünnen Blechhalbschalen leicht zu verformen sind· Saher hat die erfindungsgemäße Gelenkbuchse gegenüber den bekannten Ausführungen die gewünschten oben genannten Vorteile. Es ist weiterhin aöglich, anstelle von einem Zwischenring (bestehend aus zwei Halbschalen) zwei und mehr vorzusehen, falls dies erforderlich ist, ua größere Verdrehwinkel oder erhöht· Steifigkeit in radialer Richtung zu erreichen.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die äußeren Metallhalbschalen alt einen dünnen Gurraif ilm überzogen und die Balbschalen alt Löchern versehen sind. Das Aufbringen eines nur wenige Millimeter starken Guaaifilas auf " die mit einea Haftmittel versehene Außenfläche der Süßeren Hetallhalbschale geschieht während des VulkanisierVorganges. Zur leichteren Ausbreitung des GummifilBs wird die Außenschale alt Löchern versehen, oder aus billigem Lochblech gefertigt. Bei dieser Ausführung wird die Reibungehaftung zwischen Aufnahiaebohrung und Außensohale wesentlich erhöht. Die Reibungshaftung reicht zur alleinigen Krafteinleitung aus, so daß Passfedern nicht aehr erforderlich sind. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die voa Guaai überzogenen Halbsohalen in der Bohrung nicht fentrosten können und die Bildung von Pasoungsrost vermieden wird«

Nach der Erfindung können die den LKngsspalt bildenden StirnflKchen der Guaaikörper ia nicht eingebauten Zustand hinter den entsprechenden StirnflKchen der Halbschalen zurückstehen. Diese Maßnahm· dient ebenfalls zur

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Verbesserung der Spannungsverteilung. Der Anpressdruck der dem Spalt zugewandten Stirnseiten des Gummis wird dabei etwas herabgesetzt und erreicht, daß die dem Spalt zugewandten Stirnseiten der Zwischenbleche ebenfalls zur Anlage kommen können und daß die Gummischichten und die metallischen Zwischenringe hinsichtlich des Kraftverlaufes wie geschlossene Rohre wirken.

Die Zeichnung erläutert die Erfindung an Ausführungsbeispielen und zwar zeigen:

Fig. 1 Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Gelenkbuchse im unvorgespannten Zustand,

Fig. 2 Draufsicht zu Fig. 1,

Fig. 3 Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Gelenkbuchse im vorgespannten Zustand,

Fig. 4 Draufsicht zu Fig. 3,

Fig. 5 eine Buchsenhälfte beim Einlegen in die Vorspannvorrichtung in axialer Draufsicht,

Fig. 6 eine Buchsenhälfte in die Vorspannvorrichtung eingelegt und radial vorgespannt,

Fig. 7 Längsschnitt durch eine in die Vorspannvorrichtung eingelegte und vorgespannte Buchse vor dem Einschieben in ein Aufnahmeauge, und

Fig. 8 die vorgespannte Buchse nach Fig. 7 nach dem Einschieben in ein Aufnahmeauge.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Buchse im fertig vulkanisierten, jedoch nicht eingebauten Zustand gezeigt. Sie besteht aus einem metallischen Innenrohr 13, aus dünnem Blech gefertigten äußeren Halbechalen 1 und 2 und Halbschalen eines Zwischenringes 3 und 4. Zwischen diesen Metallteilen sind Gummischichten 5 und 6 und 7 und 8 einvulkanisiert. Die Achsen der Halbschalen 1, 2 und 3, 4 sowie der dazwischen liegenden Gummischichten liegen im unvorgespannten Zustand konzentrisch und stimmen mit der Achse der Innenbuchse 13 überein. Zwischen den Halbschalen befinden sich Spalte 9 und 10, deren Scheitel 11 und bis zur Innenbuchse durchlaufen. Die dem Spalt zugewandten Stirnselten von Gummiflächen 16 und 17 stehen hinter den zugehörigen

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Stirnseiten der metallischen Halbschalen zurück. Auf den äußeren Halbschalen 1,2 ist ein dünner Gummifilm 14 und 15 aufvulkanisiert, dessen Verteilung über die gesamte Oberfläche durch Löcher 18 in den metallischen Halbschalen erleichtert wird. Auch die Zwischenhalbschalen 3,4 sind mit Löchern 19 versehen.

In den Fig. 3 und 4 ist die gleiche erfindungsgemäße Buchse im vorgespannten bzw. eingebauten Zustand gezeigt. Die Krümmungsradien der metallischen Außen- und Zwischenschalen 1,2 und 3, 4 sowie der zugehörigen Gummihalbringe 5,6 und 7, 8 werden beim Vorspannen gleichmäßig verkleinert, ohne daß die Achse der Krümmungsradien ihre Lage ändert. Bei der Krümmungsänderung der Metallteile können diese nicht nur elastisch, sondern auch bleibend verformt werden. Die Spalte 9 und 10 werden beim Vorspannvorgang geschlossen und die dem Spalt zugewandten Stirnseiten der Gummihalbringe und der metallischen Halbschalen kommen fest aufeinander zur Anlage, und bilden völlig geschlossene Rohr- oder Ringquerschnitte. Die Druckvorspannung ist in beiden Gummischichten über den gesamten Umfang gleichmäßig verteilt, und der Gummi der Ringe 5, 6 und 7, 8 wölbt sich an den axialen Stirnseiten kräftig heraus.

Nach Fig. 5 wird die unvorgespannte Buchse, von der nur eine Hälfte in der Draufsicht gezeigt ist, in eine Vorspanneinrichtung eingelegt, die aus zwei Hälften 25 besteht. Die Teilung der Vorspanneinrichtung stimmt mit der der Buchse überein.

Nach Fig. 6 werden die zwei Hälften 25 der Vorspanneinrichtung radial zusammengezogen, bis die Buchsenhälften und die beiden Teile der Vorspanneinrichtung aneinander liegen und die Spalte 9 und 10 der Buchse geschlossen sind.

Nach Fig. 7 werden die zusammengespannten Hälften 25 der Vorspanneinrichtung mit der darin sitzenden Buchse auf ein Aufnahmeauge 26 aufgesetzt und mittels eines Stempels 27, der auf dem Innenrohr 13 und der äußeren Halbschale 1 aufliegt, wird die vorgespannte Buchse in das Aufnahmeauge 26 eingeschoben.

In Fig. 8 ist die Buchse nach dem Vorspann- bzw. Eindrückvorgang

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gezeigt. Der Stempel 27 ist/ geführt durch die Vorspanneinrichtung 25, heruntergedrückt, und die Buchse sitzt mit ihrer ganzen Länge im Aufnahmeauge 26.

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Claims

Patentansprüche

Gummi-Metall-Gelenkbuchse, bestehend aus einem inneren Metallrohr oder Bolzen, zwei äußeren metallischen Halbschalen, und zwischen Innenrohr und äußeren Halbschalen einvulkanisierten Gummischichten, die durch einvulkanisierte metallische Zwischenbuchsen unterteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen äußeren Halbschalen (1, 2) und ebenso die aus Halbschalen (3, 4) zusammengesetzten Zwischenringe aus leicht verformbarem Blech gefertigt sind und im nicht eingebauten Zustand koaxiale Zylinder bilden, wobei zwischen den Halbschalen und Gummihalb- " ringen (5,.6, 7, 8) im Querschnitt V-förmige Spalte (9, 10) in Längsrichtung der Buchse verlaufen, deren Scheitel (11, 12) gegen den Innenbolzen (13) gerichtet und diese Spalte derart bemessen sind, daß sie beim Einpressen in ein Aufnahmeauge (26) mit wesentlich kleinerem Durchmesser völlig geschlossen werden, wobei sich die Krümmungsradien der Blechhalbschalen (1, 2, 3, 4) verkleinern und die entstandenen Gummiringe in radialer Richtung gleichmäßig zusammengedrückt sind.
2. Gummi-Metall-Gelenkbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Metallhalbschalen (1, 2) mit einem dünnen Gummifilm (14, 15) überzogen und alle Halbschalen mit Löchern i (18, 19) versehen sind.
3. Gummi-Metall-Gelenkbuchse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Längsapalt begrenzenden Stirnflächen der Gummikörper (16, 17) im nicht eingebauten Zustand hinter den entsprechenden Stirnflächen der Halbschalen zurückstehen.

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