DE7515124U - Elastic spherical bearing - Google Patents
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Description
ν' Klnstiachoa Gelenklagerν 'Klnstia choa joint position r
Die Neuerung betrifft ein elastisches Gelenklager für oszillierende Bewegungen um eine Achse, das aus einem zwischen einem metallischen Aufnahmeauge und einer inneren Welle angeordneten, hohlen Gummi-Metall-Rotationßkörper besteht. Dieser ist lediglich durch Reibungshaftung kraftschlÜGsig mit der inneren, der Form der inneren Mantelfläche angepassten metallischen Welle und dem der Form der äußeren Mantelfläche angepassten, im wesentlichen zylindrischen Aufnahmeauge verbunden.The innovation concerns an elastic spherical plain bearing for oscillating Movements around an axis that consists of a between a metallic Receiving eye and an inner shaft arranged, hollow rubber-metal rotary body consists. This is only frictional adhesion with the inner, the shape of the inner jacket surface adapted metallic shaft and the substantially cylindrical receiving eye adapted to the shape of the outer jacket surface tied together.
Gummi-Metall-Gelenklager werden in verschiedenen Ausführungsformen als Gelenice an Achsaufhängungen bzw. Achslenkern von Personen-, Lastkraftwagen und Schienenfahrzeugen verwendet. Sie sollen Krä2te in radialer Richtung ohne wesentliche Verformung aufnehmen, um eine einwandfreie Achsführung zu gewährleisten, und müssen hohe Dc.uerfestigkeit besitzen, um die ständig auftretenden oszillierenden Bewegungen um ihre Drehachse bei hoher Lastwechselzahl ohne Zerstörung ertragen zu können. Gumrai-Metall-Gelenklager sind hierfür besonders geeignet, da die Bewegungen hier nur als Molekular^erforoungen im Gummi auftreten und kein Gleiten stattfindet. Außerdem haben sie den Vorteil absoluter Wartungsfreiheit und eines geräuschlosen Bewegungsablaufes. Gleitfreie elastische Gelenklager nach dem Prinzip der Molekularverformung in einer Elastomerschicht sind als hohlzylindrische Buchsen sowie als konische, spindelförmige, halbkugelige oder kugelige Gelenklager bekannt.Rubber-metal spherical bearings are available in various embodiments used as a gelenice on axle suspensions or steering arms of cars, trucks and rail vehicles. You should put herbs in in the radial direction without significant deformation, in order to ensure perfect axis guidance, and must have high DC strength own to the constantly occurring oscillating movements around their axis of rotation with a high number of load changes without destruction to be able to endure. Gumrai metal spherical plain bearings are particularly suitable for this, since the movements here are only molecular explorations occur in the rubber and there is no sliding. They also have the advantage of being completely maintenance-free and noiseless Movement sequence. Non-slip elastic spherical plain bearings based on the principle of molecular deformation in an elastomer layer are known as Hollow cylindrical sockets as well as conical, spindle-shaped, hemispherical or spherical spherical bearings known.
Bei allen molekular, also nur im elastischen Werkstoff verformtenIn all of them molecularly, i.e. only deformed in the elastic material
Qelenklagorelenenten darf der Gummi, der als volumbeständiger Werkstoff anzusehen ist, unter radialen Kräften nicht nach außen verdrängt werden, er darf sich also nicht an der inneren und äußeren Mantelfläche in axialer Richtung verschieben. Sobald eine solche Querverschiebung an den Mantelflächen auftritt, nimmt die radiale Wandstärke dee Gummis ab, die Gelenkachse liegt nicht mehr zentriech, und das Gelenk führt - beispielsweise einen damit ausgerüsteten Achslenker nicht mehr einwandfrei. Eine häufige Verschiebung des Gummis am Metall bewirkt außerdem Abrieb und schnelle Zerstörung des Gummis. Die schädliche Querverschiebung des Gummis wird bei den bekannten Gelenklagern dadurch verhindert, daß für eine unverschiebbare Verbindung der Mantelflächen des Gummis am umgebenden und am inneren Metallrohr gesorgt wird. - Unabhängig davon ist es wichtig, daß dem ringförmigen Gummi-Metall-Körper, der bei seiner Verdrehung auf Schub beansprucht wird, eine mäßige radiale Druckvorspannung erteilt wird, deren Größe sich nach den Formkennwerten des Guminikörpers richtet. Diese orientiert die Kettenmoleküle des Kautschuks und gleicht örtliche Schrumpfspannungen aus. Sie erhöht damit die Dauerhaltbarkeit unter Schubbeanspruchungen.Qelenklagorelenenten may be the rubber, which as a volumetric material is to be seen, not be displaced outwards under radial forces, so it must not be on the inner and outer lateral surface move in the axial direction. As soon as such a transverse displacement occurs on the lateral surfaces, the radial wall thickness increases the rubbers off, the joint axis is no longer central, and that Joint no longer guides properly - for example, a wishbone equipped with it no longer flawlessly. A frequent shift of the rubber on Metal also causes abrasion and rapid destruction of the rubber. The damaging transverse displacement of the rubber is known in the case of the Joint bearings thereby prevented that for a non-displaceable connection of the lateral surfaces of the rubber on the surrounding and on the inside Metal pipe is taken care of. - Regardless of this, it is important that the ring-shaped rubber-metal body, which is thrust on when it is twisted is claimed, a moderate radial compressive prestress is given, the size of which depends on the shape parameters of the rubber body. This orients the chain molecules of the rubber and compensates for local shrinkage stresses. This increases the durability under shear loads.
Bei einer bekannten Ausführung zylindrischer Gelenklager ist ein Gummiring mit hoher Druckvorspannung zwischen ein inneres und ein äußeres geschliffenes Metallrohr eingepresst und durch Reibungshaftung gehalten. Trotz hoher Druckspannung kann aber bei diesen Elementen ein Verschieben des Gummis an den Mantelflächen eintreten. Ferner bildet sich bei derartigen Gelenklagern, deren äußeres Metall-In a known embodiment of cylindrical spherical plain bearings, a rubber ring with high compressive prestress is between an inner and an inner one outer polished metal tube pressed in and through friction adhesion held. In spite of the high compressive stress, however, the rubber on the jacket surfaces can shift with these elements. Furthermore, in such spherical bearings, the outer metal
rohr bei der Montage mit Pressitx in daß eng tolerierte Aufnahmeauge eingepresst wird, meist Passungsrost. Daher ist eine Zerstörung des Elementes beim Ausbau nicht zu vermeiden. Auch die Befestigung des inneren Metallrohres e.uf der Innenwelle durch Stirnkantenpressung ist aufwendig und unsicher, weil die Innenrohre eine genügende Wandstärke besitzen müssen und der Anpressdruck durch Gewindebolzen hervorgerufen wird.tube during assembly with Pressitx in that tightly tolerated receiving eye is pressed in, mostly fretting corrosion. Hence a destruction of the Element cannot be avoided during expansion. Also the fastening of the inner metal tube on the inner shaft by front edge pressing is complex and unsafe because the inner tubes must have a sufficient wall thickness and the contact pressure is caused by threaded bolts will.
Bei einer anderen bekannten Ausführung ist der Gummi zwischen einem inneren und einem äußeren Rohr festhaftend einvulkaniciert. Dem Gummi wird eine mäßige Druckvorspannung erteilt, indem das Innenrohr am fertig vulkanisierten Element aufgeweitet oder das Außenrohr zusammengedrückt wird. Da dieses Kalibrieren nur zu groben Passungen des Außen- und Innenrohres führt, müssen beide am Außen- bzw. Innendurchmesser nochmals nachgearbeitet werden. Die Krafteinleitung erfolgt am Innenrohr ebenfalls über Stirnkantenpressung und die Außenrohre werden mit Pressitz in das Aufnahmeauge eingepresst. Diese Ausführungsform hat daher die gleichen Nachteile wie die vorher beschriebene und ist aufwendig in der Herstellung und Montage.In another known embodiment, the rubber is between one vulcanized into the inner tube and one outer tube. The rubber a moderate compressive pre-tensioning is applied by the inner tube on the the finished vulcanized element is expanded or the outer tube is compressed. Since this calibration only leads to rough fits of the outer and inner tube, both must be reworked on the outer or inner diameter. The force is applied to the inner tube also via front edge pressing and the outer tubes are pressed into the receiving eye with a press fit. This embodiment has therefore the same disadvantages as the one previously described and is expensive to manufacture and assemble.
Weiterhin sind gehaftete Gummi-Metall-Gelenklager bekannt, die aus einem festen Innenrohr und einem in zwei oder mehr Segmente aufgeteilten metallischen Außenrohr bestehen. Die Segmente sind im fertigvulkanisierten Zustand durch axial verlaufende Schlitze im Gummi getrennt und werden bei der Montage radial zusammengepresst. Dabei werden die Schlitze im Gummi geschlossen und letzterer auf Druck vorgespannt.Furthermore, adhered rubber-metal spherical bearings are known from consist of a fixed inner tube and a metallic outer tube divided into two or more segments. The segments are fully vulcanized State separated by axially extending slots in the rubber and are pressed together radially during assembly. The Slits in the rubber are closed and the latter is pre-tensioned under pressure.
Die Krafteinleitung erfolgt bei dienern Gelenklager durch Stirnkantenpressung am Innenrohr und durch Keil oder Feder in den Schlitzen zwischen den Außenrohrsegmenten. Auch hier ist Herstellung und Mon lage aufwendig.In the case of the spherical plain bearings, the force is introduced through front edge pressure on the inner tube and by wedge or spring in the slots between the outer pipe segments. Here, too, is manufacturing and Mon location expensive.
Diese bekannten Ausführungen zylindrischer Gelenklager nach dem Prinzip der Molekularverformung haben eine Reihe von Nachteilen: Ihre Herstellung ist in allen Fällen relativ kostspielig, da sie eng tolerierte Metallteile erfordern und die Herstellung in mehreren Arbeitsgängen erfolgt.These known designs of cylindrical spherical plain bearings based on the principle of molecular deformation have a number of disadvantages: In all cases, they are relatively expensive to manufacture, since they require closely-toleranced metal parts and manufacture takes place in several operations.
Die Gelenke erfordern enge Einbautoleranzen und besonderen Aufwand zur kraftschlüssigen Befestigung.The joints require tight installation tolerances and special effort for non-positive fastening.
Die Krafteinleitung an den Befestigungsstellen ist unsicher.The introduction of force at the fastening points is uncertain.
Eine zerstörungsfreie Demontage, beispielsweise bei Reparaturen, ist nicht möglich. Die Elemente können nach dem Ausbau nicht wieder verwendet werden.Non-destructive dismantling, for example for repairs, is not possible. The elements can after expansion cannot be used again.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenklager zu schaffen, das die genannten Nachteile vermeidet und den bisher bekannten Ausführungen wirtschaftlich und technisch überlegen ist. Als Lösung der Aufgabe sieht die Neuerung ein Gelenklager der eingangs beschriebenen Art vor, bei dem das Neue darin besteht, daß an den Enden der äußeren und inneren Mantelfläche dünnwandige, voneinander unabhängige und nicht miteinander verbundene zylindrische, zur Gummioberfläche ausgerichtete Metallringe festhaftend anvulkanisiert sind und der Gumaiikörper lediglich durch axiales Zusammen-The innovation is based on the task of creating a spherical bearing, which avoids the disadvantages mentioned and is economically and technically superior to the previously known designs. As a solution the task of the innovation provides a spherical plain bearing of the type described above, in which the new is that of the Ends of the outer and inner circumferential surface thin-walled from each other Independent and non-interconnected cylindrical metal rings, aligned with the rubber surface, are firmly bonded by vulcanization are and the gumai body is only due to the axial
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ziehen der äußeren und/oder inneren Metallringe radial an das Aufnahmeauge und/oder die innere Welle angepresst wird und die äußeren und inneren Metallringe nach dem axialen Zusamnienziehen gegen Herausschieben in axialer Richtung am Aufnahmeauge und der inneren Welle gesichert werden. Es wird damit ein hoch leistungsfähiges Gelenklager unter Verwendung einfachster Mittel geschaffen. Das Gummi-Metall-Element, welches das eigentliche Gelenk bildet, besteht nur aus einem hohlen Rotationskörper aus Gummi, an dessen Enden auf die innere und äußere Mantelfläche dünnwandige Metallringe aufvulkanisiert sind. Allein durch deren axiales Zusammenziehen, also durch die bloße Einleitung reinem rtial verlaufender Schubkräfte in den Gummi wird ein Teil des Gum^ivolumens verdrängt und dadurch ein radial gerichteter, vom Gummi auf Aufnahmeauge und Welle wirkender hoher Anpressdruck hervorgerufen, der sich über die gesamte äußere und innere Mantelfläche des Gummikörpers erstreckt. Die Größe des Anpressdruckes ist abhängig von den Abmessungsverhältnissen des Gummikörpers und der axialen Verschiebung der Blcchringe. Sie wird so bemessen, daß der eigentliche Gummi-Metall-Körper auch bei größten auftretenden radialen Belastungen unverschiebbar an Aufnahmeauge und Innenwelle angedrückt wird. Hierzu wird die Buchse bei der Montage ohne Kraftaufwand in das Aufnahmeauge eingeführt, dann werden die aufvulkanisierten Metallringe in axialer Richtung eingedrückt und in dieser Lage durch Sicherungen gehalten. Damit ist das Element durch einfaches Eindrücken nach Art eines Schnappver&chlusses unverschiebbar festsitzend montiert und eine kraft-Echlüssige Befestigung für alle auftretenden Beanspruchungen erreicht. Zur Sicherung dienen Vorsprünge im Aufnahmeauge und aufpull the outer and / or inner metal rings radially to the receiving eye and / or the inner shaft is pressed on and the outer and inner metal rings after being pulled together axially against being pushed out be secured in the axial direction on the receiving eye and the inner shaft. This makes it a high-performance spherical plain bearing created using the simplest means. The rubber-metal element, which forms the actual joint, only exists from a hollow rotary body made of rubber, at the ends of which on the inner and outer jacket surface with thin-walled metal rings vulcanized on are. Simply by their axial contraction, i.e. by the mere introduction of pure rtial shear forces into the Rubber is displaced a part of the rubber volume and thereby a Radially directed high contact pressure acting on the receiving eye and shaft by the rubber, which extends over the entire outer and inner circumferential surface of the rubber body extends. The size of the contact pressure depends on the dimensions of the Rubber body and the axial displacement of the blocking rings. It is dimensioned in such a way that the actual rubber-metal body is also at largest radial loads occurring is pressed immovably on the receiving eye and inner shaft. To do this, the socket Inserted into the receiving eye without any effort during assembly, then the vulcanized metal rings are in the axial direction pressed in and held in this position by fuses. In order to the element is simply pressed in like a snap lock immovably tightly mounted and a force-fit Fastening achieved for all occurring stresses. Projections in the receiving eye and on serve to secure
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der Welle, an die die Metallringe allein durch die axiale Rückstellkraft des Gummis ohne weitere Befestigung angedrückt werden. Auch Federringe oder axiales Verstemmen der Enden des Aufnahmeauges können zur Sicherung verwendet werden. Die Herstellung der Gelenklager ist äußerst einfach und billig, weil Gummi-Rotationskörper, Vulkanisierfora und anvulkanieierte Metallringe höchst einfach gestaltet sind. Die kleine Masse der Metallteile hat kurze Vulkanisierzeiten und besonders gute Haftfestigkeitswerte zur Folge.the shaft to which the metal rings are attached solely by the axial restoring force of the rubber can be pressed on without further fastening. Spring washers or axial caulking of the ends of the receiving eye can also be used can be used for backup. The manufacture of the spherical plain bearings is extremely simple and cheap because of the rubber rotating body, vulcanizing fora and vulcanized metal rings are extremely simple. The small mass of the metal parts has short vulcanization times and result in particularly good adhesion values.
Weiterhin ist nach der !feuerung vorgesehen, daß bei hohlzylindrischer Ausführung des Gummi-Metall-Rotationskörpers die an den Enden der äußeren und/oder inneren Mantelfläche aufvulkanisierten Metallringe einen oder mehrere durchgehende Längsschlitze aufweisen und an der freien Oberfläche in an sich bekannter Weise mit einem festhaftend anvulkanisierten Gummifilm überzogen sind. Danach können die dünnwandigen Metallringe als billige gerollte Blechringe hergestellt werden. Diese werden durch den in radialer Richtung gerichteten Gummidruck auseinandergedrückt und wirken nun ebenfalls durch Haftreibung der herausschiebenden Kraft zusätzlich entgegen. Der Gummifilm auf den freien Blechoberflächen erhöht den Reibungswert auf das Fünffache.Furthermore, it is provided after the firing that in the case of a hollow cylindrical Execution of the rubber-metal body of revolution, the metal rings vulcanized onto the ends of the outer and / or inner jacket surface have one or more continuous longitudinal slots and firmly adhered to the free surface in a manner known per se with one vulcanized rubber film are coated. Then the thin-walled metal rings can be manufactured as cheap rolled sheet metal rings will. These are pushed apart by the rubber pressure directed in the radial direction and now also have an effect Static friction also counteracts the pushing force. The rubber film on the free sheet metal surfaces increases the coefficient of friction five times.
Neuerungsgemäß sollen bei hohlzylindrischer Ausführung des Gummi-Metall-Rotationskörpers die an den Enden des Gummikörpers aufvulkanisierten Metallringe sich mindestens bis zu der Stelle der axialen Länge erstrecken, an der die durch die Druckkräfte entstehende Rei-According to the innovation, in the case of a hollow cylindrical design of the rubber-metal rotating body the metal rings vulcanized on the ends of the rubber body extend at least to the point of the axial The length at which the friction caused by the compressive forces
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bungs-Haftspannung gleich der durch das Verdrängen des Gummivoluraens hervorgerufenen Schubspannung zwischen Gummikörper und Aufnahmeauge bzw. Welle ist. Bei einem ebenen, gleichmäßig dicken Gummikörper, der an eine starre Fläche, z.B. Nin Metallteil, angepresst wird, und bei dem eine Verschiebung der äußeren Gumnischichten gegenüber den anliegenden starren Flächen durch Anvulkanisieren, Kleben oder Reibungshaftung verhindert wird, treten an der Trennfläche zwischen Gummi und Anlagefläche Druck- und Schubspannungen auf. Die Druckspannungen verlaufen etwa parabelförmig mit dem Höchstwert in der Mitte und dem Wert Null an den Hafträndern. Die an der Anlagefläche wirkenden Schubspannungen dagegen haben in der Mitte den Wert Null, steigen dann in einer ebenfalls parabelähnlichen Kurve zu den Rändern hin auf den Höchstwert an und fälen dann steil auf Null ab. Sie entstehen dadurch, daß der volumbeständige Gummi durch Volumverdrängmg nach außen gedrängt wird, aber an der Anlagefläche durch Anvulkanisation oder Reibung an einer Verschiebung gehindert wird. Solange auf der Anlagefläche der Wert ju, ρ (Reibungskoeffizient χ Anpressdruck) größer ist als die Schubkraft infolge der Volumverdrängung des Gummi nach außen, ist keine Haftung der Anlageflächen außen oder innen erforderlich. Da der Anpressdruck nach außen hin auf Null abnimmt, die Schubspannung aber dort ihren Höchstwert hat, muß der Gummi durch Haftung oder Klebung festgehalten werden, aber erfindungsgemäß erst von dem Punkt an, an dem der Wert Reibungskoeffizient χ Anpressdruck gleich der Schubspannung ist. Der Abstand dieses Punktes vom Außenrand kann bei einem Gummihohlzylinder für die äußere und die innere Mantelfläche errechnet werden. BisAdhesive tension is equal to the shear tension between the rubber body and the receiving eye or shaft caused by the displacement of the rubber volura. In the case of a flat, evenly thick rubber body, which is pressed against a rigid surface, e.g. N in a metal part, and in which a displacement of the outer rubber layers relative to the adjacent rigid surfaces is prevented by vulcanization, gluing or friction adhesion, occur at the interface between rubber and contact surface compressive and shear stresses. The compressive stresses are roughly parabolic with the maximum value in the middle and zero at the adhesive edges. The shear stresses acting on the contact surface, on the other hand, have the value zero in the middle, then rise in a likewise parabolic curve towards the edges to the maximum value and then drop steeply to zero. They arise from the fact that the volumetric rubber is pushed outwards by volume displacement, but is prevented from shifting on the contact surface by vulcanization or friction. As long as the value ju, ρ (coefficient of friction χ contact pressure) on the contact surface is greater than the thrust force due to the volume displacement of the rubber to the outside, the contact surfaces do not need to be externally or internally bonded. Since the contact pressure decreases to zero towards the outside, but the shear stress has its maximum value there, the rubber must be held in place by adhesion or gluing, but according to the invention only from the point at which the value of the coefficient of friction χ contact pressure is equal to the shear stress. The distance between this point and the outer edge can be calculated for the outer and inner surface of a hollow rubber cylinder. To
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zu ihm muß sich die Länge der anvulkanisierten Metallringe erstrecken. Der besondere Vorteil besteht bei der neuerungsgemäßen Ausbildung nicht nur darin, daß lediglich an den Rändern der äußeren und inneren Mantelfläche Metallringe zur Verhinderung der Querverschiebung benötigt werden, sondern darüberhinaus kann die erforderliche Mindestbreite der Metallringe sehr genau festgelegt werden.the length of the vulcanized metal rings must extend to it. The particular advantage lies in the training according to the innovation not only in the fact that metal rings are only required at the edges of the outer and inner lateral surface to prevent transverse displacement but also the required minimum width the metal rings can be set very precisely.
Nach der Heuerung kann die Mindestbreite, um die sich die auivulkanisierten Metallringe und der Gummikörper überdecken, nach folgender Beziehung ermittelt werden:After the hiring, the minimum width by which the auivulcanized Cover the metal rings and the rubber body, determined according to the following relationship:
darin bedeuten:in it mean:
1 : Länge des axial zusammengespannten Gummikörpors, 1: length of the axially clamped rubber body,
u, ' Reibungskoeffizient für Gummi auf Stahl, k : Formfaktor des Gumraikörpers, u, ' coefficient of friction for rubber on steel, k: form factor of the gumra body,
ζ : Eine Kenngröße des Gummikorpers, die ausζ: A parameter of the rubber body that consists of
den Abmessungen und der axialen Vorspannung berechnet wird.the dimensions and the axial preload is calculated.
Nach der Neuerung kann der einen Rotationskörper bildende Guramikörper zwischen den lietallringen an einer oder mehreren Stellen quer zu seiner Achse geteilt sein. Die Herstellung beispielsweise einer Gelenkbuchse in zwei gleichen Teilen mit nur je einem Mctallrinj; außen und innen ist oft einfacher, weil die Gummiringe leichterAfter the innovation, the guru body, which forms a body of rotation, can be divided between the lietallringe at one or more places across its axis. The production, for example, of a Joint bushing in two equal parts with only one Mctallrinj each; outside and inside is often easier because the rubber rings are lighter
Vu]Jk ;.ii isierin der/Form zu halten sind. Auch bei langen Gelenkbuchsen ist eineVu] Jk; .ii isierin the / shape are to be kept. Even with long joint bushings there is a
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Toilung vorteilhaft. Bei extrem langen Rotationskörpern mit großem Durchmesser ist es eogar zweckmäßig, die Enden mit den aufvulkanisieren Ringen getrennt von dem dazwischen liegenden Gummikörper zu fortigen und erst bei der Montage die Endstücke und den dazwischen liegenden Guminikörper zusammenzufügen.Toilet beneficial. For extremely long rotating bodies with a large Diameter it is even useful to vulcanize the ends with the To continue rings separately from the rubber body in between and only when assembling the end pieces and those in between to join lying rubber bodies together.
Die Neuerung sieht vor« daß der einen Rotationskörper bildende Gummikörper und die an den Enden angehafteten Metallringe längs zur Achse geteilt sind und zwei Halbschalen bilden. Eine solche Teilung ist zweckmäßig, wenn die Innenwelle so lang ist, daß der Rotationskörper nicht über sie herübergeschoben werden kann, wie es beispielsweise bei Stabilisatoren von Automobilen der Fall ist.The innovation provides "that the rubber body forming a body of revolution and the metal rings attached to the ends along the Axis are divided and form two half-shells. Such a division is useful when the inner shaft is so long that the rotary body cannot be pushed over it, as it is for example is the case with anti-roll bars for automobiles.
Weiterhin können nach der Neuerung die an den Enden der inneren und äußeren Mantelfläche aufvulkanisierten Metallringe an den Stirnseiten des Gelenkes zylindrisch auslaufen und um ein vielfaches der Blechstärke über den Gummi hervorstehen. Es wird dadurch erreicht, daß der sich infolge der Druckspannung an den Stirnseiten herauswölbende Gummi auf den überstehenden Enden der äußeren und inneren Metallringe abrollt. Sc werden Spannungsspitzen und Zugspannungen an den Hafträndern vermieden, die eine baldige Zerstörung des Gummikörpers einleiten würden. Es ist wichtig, den überstand des Metallringes genügend groß zu wählen, um auch bei größeren dynamischen Verformungen ein ungehindertes Abrollen zu gewährleisten.Furthermore, according to the innovation, the at the ends of the inner and Metal rings vulcanized onto the outer circumferential surface at the end faces of the joint run out cylindrically and by a multiple of the sheet metal thickness protrude over the rubber. It is achieved in that the bulging due to the compressive stress at the end faces Rubber rolls off the protruding ends of the outer and inner metal rings. Sc are stress peaks and tensile stresses on the Adhesive edges avoided, which would initiate an early destruction of the rubber body. It is important that the metal ring protrudes To be chosen large enough to ensure unhindered rolling even with larger dynamic deformations.
Die Neuerung sieht vor, daß der überstehende Teil der an den EndenThe innovation provides that the protruding part of the ends
(ΊΟ 7R(ΊΟ 7R
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aufvulkanisierten Metallringe durch entsprechende Ausbildung die Sicherung gegen ein axiales Herausschieben übernimmt. Eine solche Ausbildung der Metallringe kann die Befestigungsmethode und die Montage vereinfachen und die Baulänge verkürzen. Eo ist beispielsweise möglich, den Ring mit einem eingepressten Absatz zu versehen, der einen Federring aufnehmen und sichern kann, wie in den Figuren gezeigt.vulcanized metal rings through appropriate training the Assumes protection against axial sliding out. Such a design of the metal rings can be the fastening method and the Simplify assembly and shorten the overall length. For example, Eo is possible to provide the ring with a pressed-in shoulder that can receive and secure a spring ring, as in the figures shown.
In weiterer Ausgestaltung der Neuerung kann das Gelenklager so ausgeführt werden, daß von den Stirnseiten her an sich bekannte Aussparungen in den Gummi hineinragen und sich die äußeren oder inneren an den Enden der Mantelfläche anvulkanisierten Metallringe an den mit Aussparungen versehenen Stellen nach innen entsprechend der Tiefe der Aussparung verbreitern, wobei die Metallringe stets den Gummirand überdecken. Häufig ist es erwünscht, Gelenklager in einer der radialen Koordinatenrichtungen nachgiebiger und in der Federkennung weicher zu gestalten oder dem Gelenklager einen größeren Auslenkwinkel um eine der Querachsen als bei rein zylindrischer Form des Gummi-Metall-Körpers zu ermöglichen. Hierzu können bei dem neuerungsgemäßen Gelenklager nur dann von den Stirnseiten her in den Gummi hineinragende Aussparungen angebracht werden, wenn auch im Bereich der Aussparungen auf der Mantelfläche ein den Gummi überdeckendes Metallteil angehaftet ist. Dieses nimmt auch hier die infolge der Voluaverdrängung auftretenden Schubkräfte auf und bildet einen Teil des Metallringes. Andererseits darf der dadurch an der Stelle der Aussparung verbreiterte Metallring sich nicht so weit zur Mitte hinIn a further embodiment of the innovation, the joint bearing can be designed in this way be that from the end faces known recesses protrude into the rubber and the outer or inner at the ends of the outer surface vulcanized metal rings on the with Widen the recesses provided inward according to the depth of the recess, the metal rings always the rubber edge cover. It is often desirable for spherical plain bearings to be more flexible in one of the radial coordinate directions and softer in terms of the spring rate to design or the spherical bearing a larger angle of deflection about one of the transverse axes than with a purely cylindrical shape of the rubber-metal body to enable. For this purpose, in the case of the joint bearing according to the invention, only those protruding into the rubber from the end faces Recesses are attached, albeit a metal part covering the rubber in the area of the recesses on the lateral surface is attached. This also decreases here as a result of the volume displacement occurring shear forces and forms part of the metal ring. On the other hand, it is allowed to take the place of the recess metal ring did not widen as far towards the center
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erstrecken, daß das axiale Zusammenschieben behindert wird.extend that the axial compression is hindered.
Weiterhin sieht die Ueu.qrunc vor, daß der Gummi-Metall-Rotationskörper aus zwei gleichen in der Mitte zusammenstoßenden symmetrisch angeordneten Teilen besteht, der mittlere Teil des Gumraikörpers die Form eines Hohlzylinders besitzt, die äußeren Enden des Gumraikörpers innen und außen konisch verlaufen und nur diese konischen Mantelflächen mit aufvulkanisierten konischen Metallringen veroehen sind, wobei deren innerer geschlitzt sein kann. Bei dieser Ausführung wird durch die konische Ausbildung der an den Enden der Gummimantelflächen aufvulkanisierten Metallringe beim axialen Zusammenziehen außer der Schubkraft noch eine zusätzliche Druckkoraponente auf den Gummi ausgeübt. Dadurch wird im mittleren freien Teil des Gummikörpers ein besonders hoher radialer Anpressdruck vom Gummi auf Welle und Außengehäuse erreicht. Die Erzielung eines hohen Anpressdruckes wird außerdem dadurch begünstigt, daß die freien Stirnflächen im Verhältnis zur mittleren Gummiquerschnittsfläche klein sind und damit die Querdehnung stark behindert ist. Das neuerungsgemäße Element hat daher eine extrem hohe radiale Tragkraft bei hoher radialer Steifigkeit. Es ist ferner axial steifer als die zylindrische Gelenkbuchse, läßt aber ebenfalls einen großen Verdrehwinkel um die Achse zu.Furthermore, the Ueu.qrunc provides that the rubber-metal body of revolution consists of two identical symmetrically arranged parts that meet in the middle, the middle part of the gumra body die Has the shape of a hollow cylinder, the outer ends of the rubber body are conical inside and outside and only these conical outer surfaces with vulcanized conical metal rings, the interior of which can be slotted. With this execution due to the conical design of the rubber jacket surfaces at the ends vulcanized metal rings when axially contracting an additional pressure coraponent exerted on the rubber in addition to the thrust force. This creates a particularly high radial contact pressure from the rubber on the shaft and outer housing in the free central part of the rubber body achieved. Achieving a high contact pressure is also promoted by the fact that the free end faces in proportion are small in relation to the middle rubber cross-sectional area and thus the transverse expansion is greatly impeded. The element according to the innovation has therefore an extremely high radial load capacity with high radial rigidity. It is also axially stiffer than the cylindrical joint bushing, but also allows a large angle of rotation about the axis.
Eine weitere Ausführung des neuerungsgemäßen Gelenklagers sieht vor, daß der geteilte Gummi-Metall-Rotationskörper eine kugelige oder ovale, im äquatorialen Bereich der äußeren Mantelfläche des Gummis in einen tangential an die Kugel angelegten Zylinder übergehende Form besitzt,Another version of the joint bearing according to the innovation provides that the divided rubber-metal body of revolution is a spherical or oval, in the equatorial area of the outer surface of the rubber in one The cylinder, which is tangential to the sphere, has a merging shape,
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die inneren und äußeren Metallringe nicht mehr als 'JO Prozent der zugehörigen Mantelfläche bedecken und die zum mittleren Querschnitt, hin liegenden, nicht mit angehaftetom Metall versehenen Teile dec Gumrai-Metall-Rotationokörpers vor dem Einbau an der Innen- und der Außenseite ei.ne größere axiale Länge als im eingebauten Zustand aufweisen. Bei diesem neucrungsgemäßen Gelenklager wird ebenfalls infolge der zusätzlichen Druckkomponente beim axialen Zusammenziehen der aufvulkanisieren Metallringe und infolge der durch die verhältnismäßig kleinen freien Stirnflächen behinderten Querdehnung vom Gummikörper ein außerordentlich hoher Anpressdruck auf Welle und Außengehäuse ausgeübt. Dieses kugelige oder ellipsoidartige Gelenk besitzt daher eine hohe radiale Tragkraft und zeigt eine steile Federkennung. Es ist außerdem axial steif und weist einen großen zulässigen Verdrehwinkel um seine Achse auf. Bei Auslenkung des kugeligen Gelenkes um eine senkrecht zur Drehachse liegende Achse werden nur Schubspannungen hervorgerufen, und es treten dementsprechend nur kleine Rückstellmomente auf. Der zulässige Auslenkwinkel entspricht den um seine Drehachse, er beträgt bis zu £ J>0 Grad. Bei Ausführung mit elliptischem Querschnitt wird die zulässige radiale Tragkraft in einer Richtung erhöht, aber der Auslenkwinkel um eine dazu senkrechte Achse verringert. - Die beschriebene neuerungsgemäße Ausführungsform eines kugeligen elastischen Gelenklagers weist wegen ihres günstigen Kraftverlaufes eine bisher nicht erreichte Festigkeit auf. Als weiterer besonderer Vorteil kommt hinzu, daß das Element wesentlich einfacher als alle bekannten Kugelgelenke zu fertigen ist. Der Gummi wird nicht direkt auf die schweren inneren Ku-gelbolzen auf-the inner and outer metal rings do not cover more than 1/6 percent of the associated surface area and the parts of the Gumrai metal rotating body that are not provided with adhered metal and which are facing towards the middle cross-section are slightly larger on the inside and outside before installation axial length than when installed. In this novel spherical plain bearing, an extremely high contact pressure is exerted on the shaft and outer housing due to the additional pressure component when the vulcanized metal rings are axially contracted and due to the transverse expansion of the rubber body hindered by the relatively small free end faces. This spherical or ellipsoidal joint therefore has a high radial load-bearing capacity and shows a steep spring characteristic. It is also axially stiff and has a large allowable angle of rotation about its axis. When the spherical joint is deflected about an axis perpendicular to the axis of rotation, only shear stresses are produced, and accordingly only small restoring torques occur. The permissible deflection angle corresponds to that around its axis of rotation, it is up to £ J> 0 degrees. In the case of the design with an elliptical cross-section, the permissible radial load-bearing capacity is increased in one direction, but the deflection angle around an axis perpendicular to it is reduced. - The described innovation according to the embodiment of a spherical elastic joint bearing has a previously unattained strength because of its favorable force curve. Another particular advantage is that the element is much easier to manufacture than all known ball joints. The rubber is not applied directly to the heavy inner rubber studs.
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vulkanisiert, sondern es sind zwei gleiche einfache halbschalenförmige Elemente herzustellen, die später auf den Kugelzapfen aufgeschoben werden. Für diese Elemente kann eine einfache zweiteilige Kompressionsforra verwendet werden, während für die Kugelgelenke bekannter Ausführung eine mehrfach geteilte Injektionsforra erforderlich ist, die noch dazu geteilte Einsätze aufweisen muß. Bei gleicher Pressengröße kann bei einem Vulkanisiervorgang die vierfache Anzahl von Halbscha-vulcanized, but instead are two identical simple half-shell-shaped ones Manufacture elements that are later pushed onto the ball stud. For these elements a simple two-part compression form are used, while for the ball joints known design a multi-split injection forra is required that must also have split stakes. With the same press size, four times the number of half-shells can be used in one vulcanizing process.
On len hergestellt werden, als Gelenke der bekannten Ausführung mit angehaftetem Innenteil vulkanisiert werden können. Der Arbeitsgang und Zeitaufwand für das Vorwärmen der Innenkugel entfällt, die Heizzeit wird verkürzt. Da nur dünne Blechringe an den Gummi anzuhaften sind, die beim Vulkanisieren in kürzester Zeit die Temperatur des Gummis annehmen, wird eine optimale Haftgüte erreicht. Folgende Gewichtsangaben veranschaulichen die genannten Vorteile: Bei der am meisten verwendeten Kugelgelenkgröße wiegt der innere Kuge"1-bolzen 1,35 kg, während die zwei aufgeschobenen Schalenhälften einschließlich der aufvulkanisierten Metallringe nur 0,^5 kg wiegen. Die Vulkajaisierteile wiegen also nur noch ein Fünftel des in einem Stück gefertigten Elementes. Dementsprechend wird auch der Transport verbilligt, da die schweren Kugelbolzen, die der Verbraucher häufig selbst anfertigt, nicht zum Vulkanisierbetrieb transportiert werden müssen. V/eitere Vorteile liegen darin, daß Innenkugeln mit verrjchiedenen Bolzengrößon mit den gleichen Kugelschalen versehen uercien können, solange der Kugeldurchmesser übereinstimmt, und dall bei Gelenken, die durch Überlastung im Gummi zerstört werden, lediglich die preisgünstigen Kucolhalbcchalen auszutauschen sind.On len are made than joints of the known design can be vulcanized with adhered inner part. The work step and time required for preheating the inner sphere is no longer necessary, the heating time is shortened. Since only thin sheet metal rings have to be adhered to the rubber, which take on the temperature of the rubber in a very short time during vulcanization, an optimal adhesion quality is achieved. The following weight details illustrate the advantages mentioned: With the most commonly used ball joint size, the inner ball joint “1 -bolt weighs 1.35 kg, while the two shell halves that are pushed on, including the vulcanized metal rings, weigh only 0.5 kg Fifth of the element made in one piece. Accordingly, the transport is also cheaper, since the heavy ball pins, which the consumer often makes himself, do not have to be transported to the vulcanizing company. Other advantages are that inner balls with different pin sizes with the same ball shells provided uercien, as long as the ball diameter is the same, and if joints that are destroyed by overloading in the rubber, only the inexpensive Kucol half-shells have to be exchanged.
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Schließlich können preiswerte und leichte, sogar hohle Innenkugeln aus Leichtmetall oder Kunststoff verwendet werden, da diese bei der Ausführung nach der !feuerung nicht mehr dem Vulkanisierdruck standhalten müssen.Finally, inexpensive and lightweight, even hollow inner balls can be used made of light metal or plastic can be used, as these can no longer withstand the vulcanization pressure after firing have to.
Heuerungsgemäß kann bei spindelförmiger oder kugeliger Ausführung auf einer oder beiden Seiten des Gummi-Metall-Rotationskörpers zwischen den auf die Mantelflächen aufvulkanisierten Metallringen ein weiterer geschlossener, ebenfalls der Kugelform angepasster Metallring einvulkanisiert sein, der sich von der freien Stirnseite her nur so weit wie der äußere und innere Metallring in den Gummikörper erstreckt, wobei in axialer Richtung gesehen der jeweils äußere Ring den nächsten teilweise überdeckt. Durch den einvulkanisierten Zwischenring wird die Querdehnung des unter Druckspannung nach außen schiebenden Gummis nicht nur an den Mantelflächen, sondern auch in der Gummischicht nochmals verhindert. Da eich der freie Zwischenring aber in axialer Richtung weder nach außen noch nach innen metallisch abstützen kann und auch nicht zur anderen Stirnseite durchläuft, könnte er mit dem Gumni axial herausgedrückt werden und würde die Aufgabe der Querdehnungsverhinderunn; nicht erfüllen. Um dies zu verhindern, überdeckt der äußere Metallring neuerungsgeinäß einen Teil des Zwischenringes axial gesehen, so daß auf ihn eine Druckkomponente ausgeübt wird, die mit den herausschiebenden Schubkräften des Gummis im Gleichgewicht steht und den Ring in seiner Lage festhält. Auf diese Weine kann durch den Zwischenring bei kugeligen Elementen eine Vergrößerung der radialen Kraftaufnahme undAccording to the wage, it can be of a spindle-shaped or spherical design on one or both sides of the rubber-metal rotating body between the metal rings vulcanized onto the jacket surfaces another closed metal ring, also adapted to the spherical shape, which extends from the free end face forth only as far as the outer and inner metal ring extends into the rubber body, viewed in the axial direction of each outer ring partially covers the next. Through the vulcanized Intermediate ring, the transverse expansion of the rubber, which is pushed outwards under compressive stress, is not only applied to the jacket surfaces, but also also prevented again in the rubber layer. Since the free intermediate ring calibrates neither outward nor in the axial direction can support metal inside and does not run through to the other end face, it could be pushed out axially with the rubber and would do the job of preventing transverse stretching; not meet. To prevent this from happening, the outer metal ring is covered by the renewal a part of the intermediate ring seen axially, so that a pressure component is exerted on it, which with the pushing out The rubber's shear forces are in equilibrium and the ring is in its Location. On these wines can through the intermediate ring with spherical Elements an increase in the radial force absorption and
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Härte erzielt werden, ohne daß die Verdrehung oder Winkelauslenkung beeinträchtigt wird.Hardness can be achieved without the twist or angular deflection is affected.
Nach der Uouorung können die anvulkanisierten inneren Metallringe eine zur Rotationsachse hin gerichtete Auspressung besitzen, die in eine entsprechende Ausnehmung in der inneren nicht gehafteten metallischen Welle eingreift. Diese Ausbildung bringt eine einfache zusätzliche Arretierung der inneren Mantelfläche des Gummi-Metall-Körpers gegenüber dem metallischen Innenteil, d_„ oei Uberbeanspruchung durch eia Drehmoment ein Rutschen verhindert. Sie erfordert bei der Montage keinen zusätzlichen Aufwand oder Arbeitsgang.After the assembly, the internal metal rings vulcanized on have a compression directed towards the axis of rotation, which is shown in a corresponding recess engages in the inner non-adhered metallic shaft. This training brings a simple additional Locking of the inner surface of the rubber-metal body compared to the metallic inner part, which is caused by overstressing A torque prevents slipping. It requires during assembly no additional effort or work.
Schließlich sieht die Neuerung vor, daß der im Aufnahineauge angeordnete geteilte Gummi-Metall-Rotationskörper zur Aufnahme einer nicht durchgehenden Welle das Wellenende umgibt, wobei der Gummi an dieser Stelle innen und außen nicht mit den anliegenden Metallteilen festhaftend verbunden ist. Nach dem grundsätzlichen lleuerungsgedanlcen ist die Verhinderung der Querdehnung durch angehaftete Metallringe nur dort unbedingt erforderlich, wo der Gummi an einer freien Stirnseite heraustreten kann. Der am geschlossenen Ende des geteilten Gummi-Metall-Körpera liegende Gummiteil ist von allen Seiten unverschiebbar eingeschlossen. Die infolge der axialen Vorspannung von ihm ausgehenden Druckkräfte wirken auf den Teil mit freier stirnseitiger Oberfläche, indem sie sein verdrängtes Volumen dorthin schieben. Die an den inneren und äußeren Rändern der Mantelfläche angebrachten Metallteile genügen bei dieser Ausführung, die Quer-Finally, the innovation provides that the one arranged in the receiving eye split rubber-metal rotating body to accommodate a non continuous shaft surrounds the shaft end, with the rubber on this Place inside and outside not sticking to the adjacent metal parts connected is. The basic idea is to prevent transverse expansion by adhering metal rings only absolutely necessary where the rubber can emerge on a free face. The one at the closed end of the split Rubber-metal body a rubber part lying on the ground cannot be moved from all sides locked in. The compressive forces emanating from it as a result of the axial preload act on the part with the free face Surface by pushing its displaced volume there. Those on the inner and outer edges of the jacket surface attached metal parts are sufficient for this version, the transverse
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dehnung des Gummikörpers und sein Herausschieben zu verhindern und dadurch den erforderlichen Anpressdruck zu erzielen. Eine solche Ausführung hat den Vorteil γ,οΙιγ hoher axialer Kraftaufnahne und Steifigkeit. Sie ist sehr einfach zu fertigen, weil nur zwei einfache Metallringe an dem Gumrai-Metall-Rotationskörper angehaftet werden müssen.to prevent stretching of the rubber body and its pushing out and thus to achieve the necessary contact pressure. Such a design has the advantage of γ, οΙιγ high axial force absorption and rigidity. It is very easy to manufacture because only two simple metal rings have to be attached to the Gumrai metal body of revolution.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 den Längsschnitt durch ein zylindrisches Gelenklager vor dem Einbau,Fig. 1 shows the longitudinal section through a cylindrical pivot bearing the installation,
Fig. 2 den Längsschnitt durch das Gelenklager nach Fig. 1 in eingebautem Zustand mit einem Aufnahmeauge und einer Imienuelle,FIG. 2 shows the longitudinal section through the joint bearing according to FIG. 1 in the installed state with a receiving eye and a Imienuelle,
Fig. 3 den Querschnitt zu Fig. 2 durch das eingebaute Gelenklager,Fig. 3 shows the cross section of Fig. 2 through the built-in spherical bearing,
Fig. *f den Längsschnitt durch ein zylindrisches Gelenklager, eingebaut in das Befestigungsauge eines Stoßdämpfers,,Fig. * F the longitudinal section through a cylindrical spherical bearing, built into the mounting eye of a shock absorber,
Fig. 5 den Längsschnitt durch ein zylindrisches Gelenklager, das in eine drehelastische Kupplung eingebaut ist,5 shows the longitudinal section through a cylindrical pivot bearing, which is built into a torsionally flexible coupling,
Druckspannungen über die Länge den Gelenklagers, die nach dem Einbau des Gummi-Metall--Rotationskb'rporr. auf da:-. Aufnahmeauge und die innere Welle ausgeübt werden,Compressive stresses over the length of the spherical plain bearing that after the installation of the rubber-metal - Rotationskb'rporr. on there:-. Receiving eye and the inner shaft are exercised,
Figo 9 den Längsschnitt durch ein weitere;; :·ν1 indri.seUos Gelenklager, bei dem von den Stirnseiten her Au.ssp;u*un :,<?;: in dan Gummi hinoiuragon,9 shows the longitudinal section through another; : · Ν1 indri.seUos Spherical plain bearings, with which from the front sides Au.ssp; u * un:, <?;: in dan rubber hinoiuragon,
ι ι ι ι
1·'ί£. 1ΰ die etirnseitige Ansicht des Gelenklager^; nach Fig. 9, 1 · 'ί £. 1ΰ the end view of the spherical plain bearing ^; according to Fig. 9,
Fig. 11 die Seitenansicht des Gelenklagern nach Fig. 9»11 shows the side view of the spherical plain bearing according to FIG.
Fig. 12 den Längsschnitt durch eine andere neuerungcgemäße Gelenklagerausführung, deren Gummi durch ein dünnwandiges Metallrohr unterteilt ist,12 shows the longitudinal section through another innovation according to the invention Spherical bearing design, the rubber of which is replaced by a thin-walled Metal pipe is divided,
Fig. 13 eine Hälfte des Gummi-Metall-Rotationskörpers für eine im Hittelteil zylindrische, an den Enden konisch zulaufende Ausführung des Gelenklagers vor dem Einbau,13 shows a half of the rubber-metal rotating body for a In the middle part, the spherical bearing is cylindrical, tapering at the ends, before installation,
Fig. "]h ein aus zwei Elementen nach Fig. 13 zusammengebautes und fertig montiertes Gelenklager mit Innenwelle und Aufnahmeauge,Fig. "] H an assembled and fully assembled spherical bearing with an inner shaft and receiving eye, assembled from two elements according to FIG. 13,
Fig. 15 eine Hälfte des Gummi-Metall-Rotationskörpers eines15 shows one half of the rubber-metal rotating body of a
kugeligen Gelenklagers vor dem Einbau,spherical spherical bearing before installation,
Fig. 16 ein aus zwei kugelschalenartigen Gurami-Metall-Elementen nach Fig. 15 zusammengebautes und fertig montiertes Gelenklager mit Innenwelle und Außenauge,16 shows one of two spherical shell-like gourami metal elements 15 assembled and fully assembled spherical bearing with inner shaft and outer eye,
Fig. 17 eine weitere Variante der Hälfte des Gummi-Metall-Rotationskörpers eines kugeligen Gelenklagers vor dem Einbau,17 shows a further variant of the half of the rubber-metal body of revolution a spherical spherical bearing before installation,
Fig. 18 ein aus zwei kugelschalenartigen Gummi-Metall-Elementen nach Figo 16 zusammengebautes und fertig montiertes Gelenklager mit Innenwelle und Außenauge,18 one of two spherical shell-like rubber-metal elements 16 assembled and fully assembled spherical bearing with inner shaft and outer eye,
Fig. 19 den Längsteilschnitt durch ein eingebautes kugeliges19 shows the partial longitudinal section through a built-in spherical
Gelenklager mit Verdrehsicherung,Spherical bearings with anti-twist protection,
Fig. 20 die Verdrehsicherung des kugeligen Gelenklagers nachFig. 20 shows the anti-twist device of the spherical joint bearing
Fig. 19 in axialer Richtung gesehen,19 seen in the axial direction,
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Fig. 21 don Längsschnitt durch ein kugeligen Gelenklager, desaon Gurami-Hetall-Eotationskörper die Innonwelle an einem Ende ungibt,21 the longitudinal section through a spherical joint bearing, desaon Gurami-Hetall-Eotation-Body the Innon-Wave on one The end doesn’t give,
Fig. 22 die Einzelteile dee Gelenklagers nach Fig. 20 auseinandergezogen. FIG. 22 the individual parts of the joint bearing according to FIG. 20 pulled apart.
Nach Fig. 1 ist ein hohlzylindrischer Gummikörper i an den Enden seiner äußeren und inneren Mantelfläche 2, 3 mit aufvulkanisieren, dünnwandigen Metallringen *f, 5 und 6, 7 versehen. In Fig. 2 und 3 ist der in Fig. 1 dargestellte Gummi-Metall-Körper an das Aufnahmeauge 8 und die innere Welle 9 durch axiales Zusammenziehen der Ringe ky 5 und 6, 7 fest angepresst. Die Metallringe '+, 6 sind durch Federringe 10, 11, die Metallringe 5, 7 durch die Absätze 13, Ik am Aufnahmeauge und der Innenwelle gegen axiales Herausschieben gesichert. Die Metallringe ^, 5» 6» 7 sind aus Blech gerollt und weisen durchgehende Schlitze 15v 16 auf. Die freie Oberfläche der Metallringe ist mit einem festhaftend aufvulkanisierten Gummifilm 17, 1o, 19, 20 überzogen. Bei der Montage wird die Länge 1 auf I1 verkürzt. Infolge der hervorgerufenen Druckspannungen wölbt sich der Gummi an den Stirnseiten 12 heraus.According to Fig. 1, a hollow cylindrical rubber body i is provided with vulcanized, thin-walled metal rings * f, 5 and 6, 7 at the ends of its outer and inner jacket surface 2, 3. In FIGS. 2 and 3, the rubber-metal body shown in FIG. 1 is firmly pressed against the receiving eye 8 and the inner shaft 9 by axially contracting the rings k y 5 and 6, 7. The metal rings' +, 6 are secured against axial sliding out by spring rings 10, 11, the metal rings 5, 7 by the shoulders 13, Ik on the receiving eye and the inner shaft. The metal rings ^, 5 »6» 7 are rolled from sheet metal and have slots 15v 16 through them. The free surface of the metal rings is covered with a firmly adhesive vulcanized rubber film 17, 10, 19, 20. During assembly, length 1 is shortened to I 1. As a result of the compressive stresses produced, the rubber bulges out at the end faces 12.
In einem weiteren Anwendungsbeispiel ist nach Fig. *+ ein hohlzylindrischer Gummi-Metall-Körper 22 ara Außen- und Innenmantel mit aufvulkanisierten Metallringen 23, 2*+ bzw. 25, 26 versehen. Beim Einbau in das Stoßdämpferäuge 27 werden zuerst die inneren Metallringe 25, 26 über die Vorsprünge 29, 30 des mit flachen Befestigungslappen 31In a further application example, according to FIG. * +, A hollow cylindrical Rubber-metal body 22 ara outer and inner jacket with vulcanized on Metal rings 23, 2 * + or 25, 26 are provided. During installation The inner metal rings 25, 26 are first placed in the shock absorber eye 27 via the projections 29, 30 of the flat fastening tabs 31
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'1^ 1 h1 ?L ? ς no 7R' 1 ^ 1 h1 ? L ? ς no 7R
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versehenen Bolzens 28 geschoben, axial susammengedrückt und nuch Art eines Schnappverschlusses in gespannter Lage festgehalten. Dann werden die äußeren Metallringe 23» 2h axial zusoraranngespannt und in dieser Lage durch Verstemmen des freien Endes des Stoßdämpferauges 27 befestigt. Der Gummikörper ist an der Stelle 21 quer zu seiner Achse geteilt.provided bolt 28 is pushed, axially compressed and held nuch kind of a snap lock in the tensioned position. Then the outer metal rings 23 » 2h are axially clamped together and secured in this position by caulking the free end of the shock absorber eye 27. The rubber body is divided at point 21 transversely to its axis.
Nach Fig. 5 ist ein hohlzylindrischer Gumraikörper 32 zwischen der Nabe 33 und dem Flanschteil J>h einer drehelastischen Kupplung alsAccording to Fig. 5 is a hollow cylindrical rubber body 32 between the hub 33 and the flange J> h of a torsionally flexible coupling as
elastisches Element in vorbeschriebener Weise eingepresst. Zum \ pressed elastic element in the manner described above. To \
i axialen Zusammenziehen der auf der äußeren Mantelfläche des Gummi- ! Metall-Körpers 32 anvulkanisierten Metallringe 35» 3& wird der Gegenring 39 an das Flanschteil J>k angedrückt und daran befestigt, während die Metallringe 37» 38 auf der inneren Mantelfläche nach dem axialen Zusammenziehen durch den Sicherungsring ^O gehalten werden. Die Drehmomentübertragung erfolgt in dieser Kupplung nur durch Reibschluß. Es können auf diese Weise Kupplungen hoher Drehelastizität mit unterschiedlich ausgebildeten Naben oder Flanschteilen für das gleiche Gummi-Metall-Element verwendet werden. Das drehelastische Teil 32 ist austauschbar.i axial contraction of the on the outer surface of the rubber! Metal body 32 vulcanized metal rings 35 »3 & the counter ring 39 is pressed against the flange part J> k and fastened to it, while the metal rings 37» 38 are held on the inner surface after the axial contraction by the locking ring ^ O. The torque is only transmitted in this clutch by frictional engagement. In this way, couplings of high torsional elasticity with differently designed hubs or flange parts can be used for the same rubber-metal element. The torsionally elastic part 32 is exchangeable.
Figur 6 zeigt den Längsschnitt durch ein hohlzylindrisches Gelenklager k*] in eingebautem Zustand mit der Mantelfläche k2, den darauf aufvulkanisierten geschlitzten Metallringen kj>% hh und dem Gummifilm k3y ^6. Die Mantelfläche h2 ist fest an die Innenseite ^7 des Aufnahmeauges ^8 der Fig. 7 angepresst. Das Gelenklager nach Fig. 6FIG. 6 shows the longitudinal section through a hollow cylindrical spherical plain bearing k *] in the installed state with the outer surface k2, the slotted metal rings vulcanized thereon kj> % hh and the rubber film k3y ^ 6. The lateral surface h2 is firmly pressed against the inside ^ 7 of the receiving eye ^ 8 of FIG. The spherical bearing according to FIG. 6
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und das Aufnahm eau/re nach Fig. 7 Bind getrennt gezeichnet, um dir: auf sie von außen wirkenden Spannungen zu zeigen. Beim Aufbringen axialer Kräfte T auf die Metallringe '+3» '^ werden die anliegenden Gummischichten zur Mitte hin verschoben und dadurch Gunimivoluinen verdrängt. Dies ruft senkrecht zur Mantelflüche wirkende Druckspannungen P hervor, deren Größe, über die Länge do3 Gummikörpern gesehen, etwa parabolisch verläuft mit dem Höchstwert in der Mitte und dem Wert Null an den Rändern. Ferner werden durch den axial nach außen drängenden Gummi Schubspannungen T von der Mantelfläche ^2 auf die Innenseite ^7 des Aufnahraeauges *t8 ausgeübt. Diese Schubapannungen nehmen vom Wert Hull in der Mitte nach außen etwa parabolisch zu und fallen kurz vor dem Rande auf Hull ab.and the recording eau / re according to Fig. 7 Bind drawn separately in order to show you: external tensions acting on them. When axial forces T are applied to the metal rings '+3 »' ^ the adjacent rubber layers are shifted towards the center and thereby displaced Gunimivoluinen. This causes compressive stresses P acting perpendicular to the surface of the jacket, the magnitude of which, viewed over the length do3 rubber bodies, runs roughly parabolically with the maximum value in the middle and the value zero at the edges. Furthermore, shear stresses T are exerted from the outer surface ^ 2 on the inside ^ 7 of the Aufnahraeauges * t8 by the axially outwardly pushing rubber. These shear stresses increase roughly parabolically outwards from the Hull value in the middle and drop to Hull just before the edge.
In Fig. 8 ist der Verlauf der Schubspannung T" über die Länge a des Gummikörpers als Ordinate aufgetragen und ebenso die infolge des Anpressdruckes P von .ler Mantelfläche k-2 auf das Aufnahmeauge ausgeübte Reibspannung JLL * ρ , mit der Reibungszahl JL, Dieae beträgt im allgemeinen zwischen Stahl und Gummi ju, - 0,7· Die Reibspannung JH-* ρ wirkt der Schubspannung «f infolge der Querdehnung entgegen. Wie ersichtlich, sind die Reibspannungen At-· ρ im mittleren Teil der Gummifläche größer als die Schubspannungen T . Erst im Abstand b vom Rand der Gummi-Mantelfläche wird die Schubspannung T größer als die Reibspannung Ji · ρ » Bis zu diesem Punkt *+9 nuß also der angehaftete Metallring gehen, wenn ein Verschieben des Gummis am Metall einwandfrei verhindert werden soll» Der Ring muß den Gummi vorn Rand der Mantelfläche ab auf der Breite b bedecken. Der Abstand b kannIn Fig. 8 the course of the shear stress T "is plotted over the length a of the rubber body as the ordinate and also the frictional stress JLL * ρ exerted on the receiving eye as a result of the contact pressure P of the outer surface k-2 , with the coefficient of friction JL, Dieae generally between steel and rubber ju, -. 0.7 * the friction stress JH * ρ affects the shear stress "f due to the lateral expansion contrary as can be seen, the Reibspannungen atm · are ρ in the central part of the rubber surface is greater than the shear stresses T. Only at a distance b from the edge of the rubber jacket surface does the shear stress T become greater than the frictional stress Ji · ρ »The attached metal ring must go up to this point * + 9 if the rubber is to be prevented from shifting on the metal properly» The ring must cover the rubber at the edge of the outer surface ab on the width b. The distance b can
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mit guter Genauigkeit mathematisch ermittelt werden»can be mathematically determined with good accuracy »
Die Mindestbreite b ergibt sich aus der Bedingung JiL · * t . Bei Annahme einer parabelförmigen Verteilung der radialen Druckspannung und Schubcpannung gemäß Fig. 8 folgt für die Mindestbreite b die oben angegebene Beziehung:The minimum width b results from the condition JiL * t . Assuming a parabolic distribution of the radial compressive stress and shear stress according to FIG. 8, the above relationship follows for the minimum width b:
Der Formfaktor k ergibt sich aus dem Verhältnis der "mittleren" Fläche 7Γ · —ρ— 1 zur "freien" Fläche 'Jf · d^ * —jj— . Er dient zur Berechnung der Federeigenschaften bei radialer Belastung desGummikörpers und gißt an, wieviel mal der hierfür benötigte Elastizitätsmodul größer ist als der Schubmodul des Gummis. The form factor k results from the ratio of the "mean" area 7Γ · —ρ— 1 to the “free” area 'Jf · d ^ * —jj—. It is used to calculate the spring properties when the rubber body is under radial load and indicates how many times the modulus of elasticity required for this is greater than the shear modulus of the rubber.
z a __L- (- D +J D2 + 1,2 (D2-d2) ^L z a __L- (- D + JD 2 + 1,2 (D 2 -d 2 ) ^ L
D: Außendurchmesber
d: Innendurchmesser
xv: axiale ZusammendrückungD: outside diameter
d: inside diameter
x v : axial compression
1: Länge des axial zusammcngespannten Gummikörperc. 1: Length of the axially compressed rubber bodyc.
Bas zylindrische Gelenklager nach Fig„ 9j 1Oi 11 mit dem Gummikürper und den a::i I^arid dor äußeren und inneren Hantelflächen auf vulkanisierten geschlitL'.tcn Mctallringen ^1, 52 und 53» 5'^ bcs.it-t an den Stirnseiten Aussparungen 55» 5^, 571 589 die axial in den Gummi hineinragen. An (3ori mit Aussparungen versehenen Stellen verbreitern sich die Metall-Bas cylindrical spherical plain bearings according to Fig. 9, 10, 11 with the rubber body and the outer and inner dumbbell surfaces on vulcanized, slotted metal rings ^ 1, 52 and 53 '5' ^ bcs.it-t on the End faces recesses 55 »5 ^, 571 589 which protrude axially into the rubber. At (3ori areas provided with recesses, the metal
/21-:/ 21-:
' S Ί h 1 V1A 7 -j pn 7ρ'S Ί h 1 V 1 A 7 -j pn 7ρ
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ringe und überdecken den Gurumirand 59» 60 nach innen zu no weit, daß auf der entstehenden Fläche die beim axialen Zusammenschieben der Metallringe hervorgerufenen Schubnpannungen abgesetzt werden können. Der äußere Rand der Metallringe 51» 52 kann dem Gummirand 59 der Aussparung 55 angepasst werden, oder v/ie an der Aussparung 56 Ze~ zeigt, glatt durchlaufen.rings and cover the Gurumi rim 59 »60 inwardly too far so that the shear stresses caused by the axial pushing together of the metal rings can be deposited on the resulting surface. The outer edge of the metal rings 51 »52 can be adapted to the rubber edge 59 of the recess 55 or, as shown in the recess 56 Z e ~ shows, pass through smoothly.
Nach Fig. 12 ist bei einem hohlzylindrischen Gelenklager der Gummi etwa in der Mitte durch ein dünnwandiges Rohr 62 unterteilt. Dieses verhindert zusätzlich die Querdehnung in der Mitte der Gummischicht bei radialer Belastung und erhöht die radiale Steifigkeit. Das Rohr 62 kann mit Löchern und Längscchlitzen versehen, werden, um einen Spannungsausgleich zwischen den Gumrnischichten zu gewährleisten.According to FIG. 12, the rubber is in a hollow cylindrical joint bearing divided roughly in the middle by a thin-walled tube 62. This additionally prevents the transverse expansion in the middle of the rubber layer under radial load and increases the radial rigidity. The pipe 62 can be provided with holes and longitudinal slits in order to To ensure equalization of tension between the rubber layers.
Nach Fig. 13 und 12* bildet der in zwei gleiche Teile 63 aufgeteilte Gummi-Ketall-Rotationskörper in fertig montiertem Zustand ein zylindrisches Element, dessen Enden konisch zulaufen. Die inneren und äußeren Mantelflächen 6^, 65 der Gummikörper 63 sind an ihren konischen Enden mit anvulkanisierten konischen Metallringen 66, 67 versehen, die bei der Montage axial zusammengezogen und gegen Herausschieben gesichert werden. Zur Sicherung der Kußeren konischen Metallringe 66 dient der Anschlag 71 und der Federring 72 im Aufnahmeauge 70. Die inneren konischen Hc-tallringe C?, die rr.it einem Gummifilm 68 überzogen sind und durchgehend geschlitzt sein können, sind auf der Innenwelle 69 durch einen aufgeschrumpften Ring 73 gesichert. Beim Zusammenschieben der Metallringe wird das mittlereAccording to FIGS. 13 and 1 2 *, the rubber-ketallic rotary body divided into two equal parts 63 forms, in the fully assembled state, a cylindrical element, the ends of which are conical. The inner and outer circumferential surfaces 6 ^, 65 of the rubber bodies 63 are provided at their conical ends with vulcanized conical metal rings 66, 67 which are axially drawn together during assembly and secured against being pushed out. The stop 71 and the spring ring 72 in the receiving eye 70 serve to secure the Kusseren conical metal rings 66. The inner conical Hc-tall rings C? Shrunk-on ring 73 secured. When the metal rings are pushed together, the middle one becomes
-23-Gumraiteil verkürzt und Gummi verdrängt.-23-Gumra part shortened and gum displaced.
Die Gummi-Metall-Körper des kugeligen Gelenklagers nach Fig. 15 und sind in zwei schalenformige Hälften 7h aufgeteilt, die nach dem Zusammenbau durch das axiale Zusammenziehen der ä; üeren und inneren Metallringe 75» 76 mit ihren freien Gummi-Oberflächen kraftschlüsoig an das Aufnahmeauge 78 und die Innenwelle 79 angepresst werden. Zur Sicherung der äußeren anvulkanisierten Metallringe 75 dient der Anschlag 80 und der Federring 81, während die inneren Metallringe 76 durch die aufgeschrumpften Ringe 32 gesichert sind. Die inneren Metallringe 76 sind mit einem Gummifilm 77 überzogen, der den Reibwert gegenüber der Innenkugel erhöht. Die Metallringe 75» 7« können besonders schmal gehalten werden, weil die dem Herausdrängen des Gummis entgegenwirkenden Schubspannungen durch Druckspannungskomponenten unterstützt v/erden. Daher bedecken die äußeren und inneren Metallringe 7o nur einen kleinen Teil der äußeren und inneren Mantelflächen und der zum größten Teil nicht durch Metall gestützte Gummi kann sich allen Oberflachenunregelroäßigkeiten de1" oft nur geschmiedeten Kugelfläche unter idealer Druckverteilung anpassen. Die äußere Mantelfläche 83 ist der Kugelform angepasst und echt im mittleren Teil in die Form eines der Kugel tangential angelegten Zylinders über. leim Zusammenschieben der Metallringe während des Einbaus wird die axiale Länge der mittleren Gummiteilo verkürzt und Uunmi verdrängt.The rubber-metal body of the spherical joint bearing according to FIG. 15 and are divided into two shell-shaped halves 7h , which after assembly by the axial contraction of the ä; Outer and inner metal rings 75 »76 with their free rubber surfaces are pressed against the receiving eye 78 and the inner shaft 79 in a non-positive manner. The stop 80 and the spring ring 81 serve to secure the outer vulcanized metal rings 75, while the inner metal rings 76 are secured by the shrunk-on rings 32. The inner metal rings 76 are covered with a rubber film 77, which increases the coefficient of friction with respect to the inner ball. The metal rings 75 "7" can be kept particularly narrow because the shear stresses counteracting the displacement of the rubber are supported by compressive stress components. Therefore, the outer and inner metal rings 7o cover only a small part of the outer and inner jacket surfaces and the rubber, which for the most part is not supported by metal, can adapt to all surface irregularities of the 1 ", often only forged spherical surface under ideal pressure distribution. The outer jacket surface 83 is spherical in shape adapted and genuine in the middle part in the form of one of the ball tangentially applied on the cylinder. glue pushing together of the metal rings during the assembly, the axial length of the middle Gummiteilo is shortened and Uunmi displaced.
Das kugelige Gelenklager nach i'ig. 17 und 18 entspricht im Aufbau dem vorbeschriebenen. Jedoch ist auf beiden Seiten der zueammenge-The spherical joint bearing according to i'ig. 17 and 18 correspond in structure the above. However, on both sides of the
/2h 7515124 2 3.09.76 / 2h 7 515124 2 3.09.76
-Zk--Zk-
-etzten Gunimi-Metall-Rotat ionskorperhälften 3't zwischen den Metallt-ingen °5 und 86 ein weiterer der Kugel form angepasster Metallring 8?' e:^vulkanisiert. Diener erstreckt sich nur soweit in den Gummikörper wie der äußere und innere Metallring. Der Innendurchmesser des jeweils äußeren Ringes überdeckt in axialer Richtung gesehen den Außendurchnesser des nächsten Ringes. Eine Sicherung des inneren Hinges 36 ist nicht eriorderlich.- Last Gunimi metal rotating body halves 3't between the metal parts ° 5 and 86 another metal ring adapted to the shape of a sphere 8? ' e: ^ vulcanized. Servant extends only so far into the rubber body like the outer and inner metal ring. The inside diameter of each The outer ring covers, viewed in the axial direction, the outer diameter of the next ring. A fuse of the inside Hinges 36 is not required.
In Fig. 19 und dem zugehörigen Schnitt Fig. 20 ist ein kugeliges Gelenklager dargestellt, das nur in der Ausbildung der Inrienwslle und der inneren Met all ringe 83 von dem Gelenklager nach Fig. 16 abweicht. Der Metallring S3 besitzt eine Auspressung 89, die in die Ausnehmung 90 der Innenwelle 91 eingreift.In Fig. 19 and the associated section Fig. 20, a spherical joint bearing is shown, which only in the formation of the inrienwslle and the inner metal rings 83 differ from the spherical plain bearing according to FIG. The metal ring S3 has an extrusion 89, which is shown in the recess 90 of the inner shaft 91 engages.
Nach Fig. 21 und 22 ist der Gummi-Metall-Rotationskörper, der aus den Teilen 92 und 93 zusammengesetzt ist, an einem Ende geschlossen. Die Welle 9^ läuft nicht durch. Das Wellenende 9r' iüi- von dem ungehafteten GumrarlKÖrper 93 umgeben. Dieser ist mit seinen Außenflächen an das Aufnahmeauge 9c und die Blechcchale 97 angepresst. Bei der Montage wird lediglich durch axiales Zusammenziehen der am Gummikörper 3? anvul kanisiertcn Hctallringo 9°», ?? dnc hohe :Taftreibungsspannung im gesamten Element ho7-vorgerufen. Der LiuT.^-ro Hutall rinkr 9-' v.'ird durch den irod trriug 100 mit dom Distanr,rin·; 101 und der innere Metallring 99 durch den ai:ft:o: chrvniy H.cn King 10? gegen axiales lIcrauuEcliii?!^!! i;^;;ic]io t-t.According to FIGS. 21 and 22, the rubber-metal rotating body, which is composed of the parts 92 and 93, is closed at one end. The wave 9 ^ does not run through. The shaft end 9 r 'iüi- surrounded by the non-adhered rubber body 93. This is pressed with its outer surfaces against the receiving eye 9c and the sheet metal shell 97. During assembly, only by axial contraction of the rubber body 3? vulcanized metal ring 9 ° », ?? dnc high: T aftreibungsspannung pre-call HO7 throughout the element. Der LiuT. ^ - ro Hutall rin k r 9- 'v.'ird by the i r od trriug 100 with dom Distanr, rin ·; 101 and the inner metal ring 99 through the ai: f t : o: chrvniy H.cn King 10? against axial lIcrauuEcliii?! ^ !! i; ^ ; ; ic] io tt.
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Cited By (1)
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Cited By (3)
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| DE102021213765A1 (en) | 2021-12-03 | 2023-06-07 | Zf Friedrichshafen Ag | Ring joint for an articulation assembly of a vehicle and method of assembly thereof, articulation assembly with the ring joint and vehicle with the articulation assembly |
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