DE1961124A1

DE1961124A1 - Elastische Buechse

Info

Publication number: DE1961124A1
Application number: DE19691961124
Authority: DE
Inventors: Damon James J
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1968-12-11
Filing date: 1969-12-05
Publication date: 1970-07-02
Also published as: GB1225598A; GB1242778A; US3572677A

Description

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bringt bei deren Verwendung fUr die Aufhängung eines Kraftfahrzeuges den Vorteil, daß die ungleichmäßige Elastizität bzw. das ungleichmäßige Federungsvermögen das Entstehen eines Resonnanzzustandes verhindert, welcher eine Vibration des Fahrzeugaufbaues hervorrufen könnte.

Hauptbeschreibung.

In der Aufhängung von Kraftfahrzeugen finden im Regelfall elastische oder federnde Buchsen zungelenkigen Verbinden eines Lenkers der Aufhängung oder eines gleichartigen Gliedes mit dem Aufbau des Fahrzeuges Verwendung. Diese Buchsen weisen im Regelfall einen zylindrischen Außenteil und einen konzentrisch zu diesem angeordneten, zylindrischen Innenteil auf, zwischen denen ein zylindrischer Gummikörper angeordnet ist. Der Außenteil ist mit dem Lenker und der Innenteil ist mit einer Stütze des Fahrzeugaufbaus verbunden. Dadurch kann der Lenker in Bezug auf den Fahrzeugaufbau eine Drehung erfahren, «tabei der Gummikörper den Führzeugaufbau gegen Vibrationen isoliert, die durch die Räder erzeugt werden. Der elastische oder federndeKörpef gleicht auch eine geringfügige, durch Fertigungstoleranzen hervorgerufene Ungenauigkeit in der wechselseitigen Anordnung der Einzelteile aus.

Während nun ein solcher elastischer oder federnder Körper wirksam Straßengeräusche isoliert, trägt nun seine Elastizität bzw. sein Federungsvermögen dazu bei, daß der Fahrzeugaufbau einen äußerst unerwünschten Vibrationszustand erhält. Fährt das Fahrzeug über eine Straße, die sehr uneben ist, dann kann sich ein Resonnanzzustand einstellen, bei welchem infolge der Elastizität der Gelenkbuchse der Aufhängungienker vor und zurück schwingen wird. Diese Schwingung des Aufhängungslenkers ruft die störende Vibration des Fahrzeugaufbaues hervor.

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Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausfuhrungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elastische oder federnde Buchse zum gelenkigen Verbinden eines Aufhängungslenkers mit dem Aufbau eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, welche die Bildung eines solchen Resonnanzzustandes verhindert, die Buchse soll also insbesondere verhindern, daß der Lenker in die benannten Schwingungen versetzt wird, wenn das Fahrzeug Über eine Unebene Straße fährt. ■

Nach der bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung weist eine elastische oder federnde Buchse einen inneren und einen äußeren Zylinderteil auf, zwischen denen eine elastische oder federnde Masse, wie Gummi, angeordnet ist. Der Innenteil ist bezüglich der Achse des Außenteils radial versetzt, wodurch ein größerer Teil der elastischen oder federnden Masse auf der einen Seite des zylindrischen Innenteils sitzt. Diese AusfUhrungsform schafft eine größere Elastizität in dem radialen Bewegungsweg des Innenteils bei dessen Bewegung in Richtung auf ein Zusammendrucken des dickeren Bereichs der elastischen Masse im Vergleich zu seiner Bewegung in der dazu entgegengesetzten Richtung. Dies hat zum Ergebnis, daß der mit dem zylindrischen Innenteil verbunden AufhcFngungslenker eine größere Elastizität erfährt, wenn er linear in der einen Richtung bewegt wird, im Vergleich zu seiner Bewegung in der anderen Richtung. Diese ungleiche, elastische Widerstandsfähigkeit gegen eine lineare Bewegung des Aufhängunglenkers verhindert die Bildung eines Resonnanzzustandes und verhindert weiterhin die unerwünschte Übertragung von Schwingungen auf den Fi hrzeugaufbau.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung erkennbar.

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Es zeigen:

Fig. 1 in Seitenansicht die Verbindung eines Aufhängungslenkers mit einer am Fahrzeugaufbau festgelegten Stütze mittels einer elastischen Buchse nach der Erfindung,

Fig. 2 in einer Draufsicht die Gelenkverbindung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Buchse der Gelenkverbindung nach den Fig. lund 2,

Fig. 4 und 5 Endansichten der Buchse gemäß Fig. 3 in Richtung der Pfeile 4 bzw. 5, .

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 3,

Fig. 7 in einer Seitenansicht einen Aufhängungslenker und Qxne Buchse gemäß einer alternativen AusfUhrungsform der Erfindung, und

Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 7.

In den Fig. lund 2 bezeichnet 10 einen Aufhängungslenker, der mittels einer elastischen oder federnden Buchse 16 mit Rahmenstützen 12 und 14 des Aufbaus eines Kraftfahrzeuges verbunden ist. Die Ausbildung der Buchse 16 ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Diese besitzt ein Innenrohr Τ8> das von einem zweiten Rohr 20 umfaßt ist, welches auf dem Rohr 18 in einem Preßsitz sitzt. Die Rohre 18 und 20 bilden den Innenteil 17. Dieser ist von einem elastischen oder federnden Gummikörper 24 umgeben, der seinerseits von einem im wesentlichen zylindrischen Außenteil 22 umgeben ist. Innenteil 17 und Außenteil 22 erlauben die zweckmäßige Montage der Buchse 16. Ein Bolzen 26 geht durch die Mitte des Innenteils 17 hindurch, er erlaubt die Verbindung der Buchse

12 16 mit den Rahmenstutzen und 14. Die Enden des Außenteils 20 weisen eine Riffelung auf, um diesen Teil in seiner Lage zu halten.

Der Aufhängungslenker 10 ist mit einem großen Auge versehen,

in welches der zylindrische Außenteil 22 der Buchse 16 in einem

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Preßsitz eingepaßt ist. Die Buchse 16 schafft so eine Gelenkverbindung zwischen dem Lenker 10 und den Stutzen 12 , 14 des Fahrzeugaufbaus.

Wie aus den Fig. 3-6 erkennbar, ist der Innenteil 17 in Bezug auf de Achse des zylindrischen Außenteils 22 radial versetzt. Der zwischen den Rohren 18, 20 und dem Außenteil 22 liegende Bereich 28 des elastischen Körpers 24 weist eine wesentlich größere Masse auf als der Bereich 30, der auf der anderen Seite des Innenteils 17 liegt. Der dickere Bereich 28 liegt rückwärts in Bezug auf die Mittellinie der Rohre 18 und 20, während der dUnnere Bereich 30 bxVglich dieser Teile vorne liegt, wenn man dabei die praxisgerechte Anordnung der Buchse 16 in Bezug auf Lenker und Stutzen berücksichtigt, die in Fig. 1 wiedergegeben ist. Wird also der Lenker 10 mit einer Zugkraft beaufschlagt, dann wirkt auf den dünneren Bereich 30 eine Druckkraft ein, wird andererseits der Lenker 10 mit einer Druckkraft beaufschlagt, dann wirkt auf den dickeren Bereich 28 eine Druckkraft ein. Der as Gummit oder einem anderen, elastomeren Material hergestellte Körper 24 weist eine homogene Beschaffenheit auf, so daß er ein konstantes Einheits-Federungsvermögen besitzt. Weil sich jedoch die Stärken der Bereiche 28 und 30 beträchtlich voneinander unterscheiden, ist das wirksame Federungsvermögen des Lenkers 10 in Vorwärtsrichtung völlig anders als in RUckwärtsrichtung. In der Darstellung gemäß Fig. 3 wird eine Bewegung des Innenteils nach unten gegen eine elastische Widerstandskraft mit einem geringeren Federungsvermögen arbeiten als bei einer Bewegung nach oben.

In der erfindungsgemäßen Buchse sind weitere konstruktive Einzelheiten enthalten, welche den Unterschied in dem wirksamen Federungsvermögen bei der Bewegung des Lenkers 10 nach vorne und nach hinten in der Darstellung gemäß Fig. 1 vergrößern. Der Bereich 28

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des Körpers 24 weist abgeschrägte Kanten 32 und 34 auf. Im Bereich dieser Kanten 32 und 34 erhält damit der Körper 24 eine wesentlich verkleinerte Außenfläche zur Berührung mit dem zylindrischen Außenteil 22. In diesem Zusammenhang ist insbesondere aus Fig. 3 erkennbar, daß demgegenüber der dünnere Bereich 30 des Körpers 24 Über seine volle Breite mit dem zylindrischen Außenteil 22 in Berührung steht, während andererseits nur ein schmaler Mittelbereich des Bereichs 28 mit dem Außenteil 22 in Berührung steht, die Oberflächen der abgeschrägten Kanten 32 und 34 halten einen Abstand von dem Außenteil 22 ein. Dadurch wird die wirksame radiale Elastizität des Bereichs 28 vergrößert. Wenn also in der Darstellung gemäß Fig. 3 der Innenteil 17 nach unten bewegt wird, dann wirkt auf den Bereich 28 teilweise eine Druckkraft und teilweise eine elastische Verformung ein, bis die Oberflächen der abgeschrägten Kanten 32 und 34 in Berührung mit der Innenwand des Außenteils 22 kommen. Wird andererseits der Innenteil 17 nach oben bewegt, dann wird der Bereich 30 des Körpers 24 nahezu ausschließlich mit einer Druckkraft beaufschlaft, ausgenommsn sind lediglich die schmalen Bereiche, die nach außen Über die Außenkanten des Rohres 20 gedruckt werden. Der Bereich des Körpers 24 hat wegen der hinterschnittenen, abgeschrägten Kanten 32 und 34 eine größere, effektive Elastizität.

Eine weitere Vergrößerung des unterschiedlichen Elastizitätsverhaltens der Buchse 16 kann dadurch erreicht werden, daß man die Außenfläche des Bereichs 28, wie bei 36 angedeutet, mit der Innenwand des Außenteils 22 verklebt oder sonstwie zum Anhaften oder zur Bindung bringt. Diese Bindung der Außenfläche des Bereichs 28 erstreckt sich um etwas mehr als 180 Über die Umfangsfläche des Körpers 24. Die Außenfläche des dünneren Bereichs 30 des Körpers 24 ist nicht an die Innenwand des Außenteils 22 gebunden· Wie

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in diesem Zusammenhang aus Fig. 6 erkennbar, liegen die den gebundenen Oberflächenbereich von dem nicht gebundenen Oberflächenbereich trennenden Linien etwa in der gleichen Ebene wie die Mittellinie des Innenteils 17. Die gesamte Außenfläche des inneren Rohres 20 ist an den Körper 24 gebunden. Wenn in der Darstellung gemäß Fig. 6 der Innenteil 17 nach unten bewegt wird, dann wird der Bereich 28 mit einer Druckkraft beaufschlagt. Der Bereich 30 wird dagegen nicht gedehnt, vielmehr wird er sich von der Innenwand des Außenteils 22 lösen. Wird dagegen der Inreiteil 17 nach oben bewegt, dann wird der Bereich 30 des Körpers 24 unter Druckkraft gesetzt, während andererseits der Bereich 28 mit einer Zugkraft deshalb beaufschlagt wird; weil ja seine Oberfläche an den Außenteil 22 gebunden ist. Diese wahlweise Bindung der Oberfläche des Gummikörpers 24 vergrößert das effektive Federungsvermögen für diejenigen Bewegungen des Innenteils 17, bei welchen der Bereich 30 zusammengedruckt wird.

Wenn eine Buchse 16 der vorbeschriebenen Ausführungsform nach der Erfindung in einem Kraftfahrzeug zur Verbindung des Aufhängungslenkers 10 mit den Rahmenstutzen 12 und 14 Verwendung findet, dann ergeben sich für die Bewegung des Lenkers 10 nach vorne und nach hinten unterschiedliche Federungsvermögen, In einem Anwendungsfall wurd3 festgestellt, daß das effektive Federungsvermögen bei einer Vorwärtsbewegung des Lenkers bei einer Zusammendrückung des größeren Bereichs 28 des Gummikörpers 24 etwa 900 kg/25 mm betrug. Dieses Federungsvermögen betrug das Vierfache für eine Rückwärtsbewegung des Lenkers 10 unter Zug, wobei dann der dünnere Bereich 30 des Gummikörpers 24 mit einer Druckkraft beaufschlagt wurde. Die elastische oder federnde' Buchse nach der Erfindung kann daher einSn Unterschied im wirksamen Federungsvermögen bei der Bewegung

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des Lenkers 10 nach vorne einerseits und nach hinten andererseits in der Größenordnung 4:1 hervorrufen,- Weil das Federungsvermögen für die Bewegung des Lenkers nach vorne einerseits und nach hinten andererseits so erheblich unterschiedlich ist, kann sich ein Resonnanzzustand in dem Fahrzeugaufbau nicht bilden·

Die Fig. 7 und 8 veranschualichen eine alternative AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Buchse. Hier bezeichnet 100 den Aufhängungslenker, der mit Augen 102 und 104 versehen ist, in welche die Buchse 106 eingepaßt ist. Diese besteht aus einem zy-

φ lindrischen Außenteil 108 und einem zweistUckigen Gummikörper 110· Der Teil 112 dieses Gummikörpers 110 ist größer als der Teil 114. Diese Teilstücke 112 und 114 besitzen eine gemeinsame zylindrische Außenfläche, die in den Außenteil 108 eingepaßt ist. In eine Axialbohrung 115 sind zwei hutförmige Buchsen 116 und 118 eingepaßt, welche aus Kunststoff hergestellt sind und Flanschen aufweisen, die auf den Seitenflächen der GummistUcke 112 und 114 aufsitzen. Innerhalb der Büchsen 116 und 118 ist ein Metallrohr 120 angeordnet. Die Enden dieses Rohres 120 sind wie die Enden des Rohres 20 der Buchse 16 geriffelt. Unterlegscheiben 122 und 124 sind neben den Buchsen 116 und 118 angeordnet, sie umfassen die

W vorstehenden Enden des Rohres 120. Das Rohr 120 nimmt den Gelenkbolzen auf, welcher den Lenker mit Rahmenstutzen verbindet. .

Auch der Gummikörper 106 der AusfUhrungsform nach den Fig, 7 und 8 bringt für den Lenker 100 für dessen Bewegung nach vorne und nach hinten ein unterschiedliches effektives Federungsvermögen. Die Achse des Rohres 120 ist bezeüglich der Achse des Außenrohres 108 radial versetzt, so daß das Gummistück 112 eine wesentlich größere Dicke aufweist als das Gummistück 114. Weiterhin ist das Stück 112 aus einem weicheren Material hergestellt als das Stück 114,

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es weist also beispielsweise einen Härtewert von 50 gegenüber einem Härtewert 75 des Stückes 114 auf. Weiterhin sind die benachbarten Kanten der GummistUcke 112 und 114, wie insbesondere aus Fig. 7 erkennbar,auf Abstand gehalten, wie dies mit' 126 angedeutet ist. Die GummistUcke 114 und 112 können dadurch in dem Zylinder 108 gehalten werden, daß sie unter der Vorlast einer Druckkraft stehen, alternativ können sie auch mit dem Zylinder 108 verklebt oder sonstwie an diesen gebunden sein. Um den Spalt 126 aufrechtzuerhalten ist es besonders zweckmäßig, die GummistUcke mit dem Zylinder zu verkleben. Infolge der hutförmigen Buchsen 116 und 118 kann das Rohr 120 in Bezug auf die anderen Teile der Buchse drehen. Darin besteht ein Unterschied zu der AusfUhrungsform nach den Fig. 1-6, bei welcher der Innenteil 17 an seine Lage gebunden ist. Wird in Fig. 1 der Lenker 10 um die Achse des Bolzens 26 gedreht, dann wird der Körper 24 der dortigen Buchse 16 mit einer Drehkraft beaufschlagt, dagegen wird bei der AusfUhrungsform nach den Fig. 7 und 8 bei einer Drehbewegung des Lenkers 100 eine solche Drehkraft nicht auf den Gummikörper 110 ausgeübt. Wenn in dieser der Lenker 100 nach rechts bewegt wird, dann wird das GummistUck 114 mit einer Druckkraft beaufschlagt, wird der Lenker dagegen nach links bewegt, dann wird das GummistUck 112 mit einer Druckkraft beaufschlagt. Das effektive Federungsvermögen des GummistUckes 114 ist wesentlich größer als dasjenige des GummistUckes 112. Dieser Unterschied resultiert aus den unterschiedlichen Dicken der GummistUcke 112 und 114 und weiterhin aus den unterschiedlichen Härten dieser GummistUcke. Auch die Buchse der AusfUhrungsform nach den Fig. 7 und 8 verhindert deshbalb die Bildung eines störenden Resonnanzzustandes, weil die Bewegung des Lenkers 100 in einer ersten Richtung einem wesentlich anderen effektiven Federungsvermögen begegnet als dessen Bewegung in der dazu entgegengesetzten Richtung.

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Claims

: TjG 1124

Ansprüche

AO

Elastische bzw. federnde Buchse zum gelenkigen Verbinden von zwei Teilen, wie eines Lenkers der Aufhängung eines Kraftfahrzeuges mit Rahmenstutzen, bestehend aus einem mit dem einen Teil verbundenen, vorzugsweise zylindrischen Außenteil und einem mit dem anderen Teil verbundenen vorzugsweise zylindrischen Innenteil, zwischen denen ein elastischer oder federnder Körper angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (24; 106) einen ersten und einen zweiten Bereich (28, 30/ 112, 114) mit unterschiedlicher Effektiv-Elastizität oder -Federkraft aufweist.
2. Buchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Bereich (28/ 112) eine größere Masse aufweist als der andere Bereich (30; 114).
3. Buchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Bereich (112) aus einem Material mit höherem Einheits-Federungsvermögen besteht als der eine Bereich (114).
4. Buchse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch g e k e η h -zeichnet, daß der Körper aus einem elastomeren Material besteht und der eine Bereich eine größere Masse aufweist als der andere Bereich mit einem demgegenüber höheren Federungsvermögen seines Materials.
5. Buchse nach einem der Ansprüche T -, 4, dadurch g e k e η η -zeichne t, daß die Achsen der den Körper (24; 106) zwischen sich aufnehmenden Teile (17,22; ITd, 118, 120,108) radial versetzt sind.

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6. Buchse mindestens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichn e t, daß der eine Bereich (28) des Körpers (24) an den Außenteil (22) gebunden und insbesondere mit diesem verklebt ist.
7. Buchse nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Bereich (28) eine kleinere Berührungsfläche mit dem Außenteil (22) aufweist als der andere Bereich (30).
8. Buchse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Umfangskanten (32,34) des einen Bereichs (28) abgeschrägt sind.
9. Buchse mindestens nach Anspruch 3, dadurch g. ekennzeichn e t, daß der Körper (106) aus zwei Teilen (112, 114) besteht, von welchen der eine (112) aus weicherem Material gebildet ist als der andere (114)·
10. Buchse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (112, 114) in der mit seiner Achse gegen den Außenteil (108) radial versetzten Radialebene des Innenteils (116, 118, 120) unter Bildung eines Spaltes (126) einen Abstand voneinander einhalten.

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