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Halszapfenlager mit Ciummibuchse.
Die Erfindung betrifft ein Halszapfenlager für hin und her bewegliche Wellen, besonders für Anschlussgelenke bei Kraftwagen, bei dem eine Gummibüchse zwischen dem Zapfen und der Lagernabe unter vorsätzlicher Zusammenpressung nicht gleitend eingesetzt ist, so dass die gegenseitigen Drehbewegungen dieser Teile durch die Molekulardeformation des Gummikörper aufgenommen werden.
Wird ein Gummikörper in einer gewissen Richtung zusammengedrückt, so ist bekanntlich ein verhältnismässig beträchtlicher Kraftaufwand erforderlich, um ein weiteres Zusammenpressen in gleicher Richtung zu bewirken, während eine Deformation des Gummikörpers in jeder andern Richtung bei einem verhältnismässig sehr geringen Kraftaufwand möglich ist.
Diese Eigenschaft wurde bereits, z. B. bei Kraftwagen, zur Verbindung des Wagenrahmens mit den Tragblattfedern verwendet, indem das Federende unmittelbar in einen Gummikörper eingesetzt und letzterer senkrecht zum Federblatt in einem am Rahmen festsitzenden Gehäuse zusammengepresst festgehalten ist, wobei aber kein Achszapfen für eine wechselnde Drehbewegung vorgesehen ist.
Es ist auch vorgeschlagen worden, bei Halszapfenanschlussgelenken für solehe Wagenfedern oder für Stossdämpferarme zwischen Lagernabe und Zapfen oder Zapfenbuchse eine Gummibüehse anzuordnen, wobei jedoch die Gummibüchse entweder nur unter geringer radialer Pressung eingeschoben oder durch nachträgliche, auf ihre Stirnenden wirkende, erhebliche Axialeinspannung festgehalten ist, so dass sie infolge der in radialer Richtung auftretenden Dehnung streng sitzt.
Gemäss vorliegender Erfindung ist eine Gummibüehse von gegenüber dem Umfangraum zwischen Lagernabe und Zapfen oder Zapfenbüchse erheblich grösserer Wandstärke verwendet und unter erheblicher radialer Zusammenpressung bei axial freiliegenden bzw. ausweichenden Stirnenden streng festgehalten.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Gelenklagers im Längsschnitt, Fig. 2 und 3 die zur Einführung der Gummibüchse bzw. der Zapfenbüchse dienenden Werk-
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eine Stirnansicht der hiezugehörigen Gummibüchse im freien Zustand.
In dem Umfangszwischenraum von kreisförmigem oder vieleckigen Querschnitt zwischen der Lagernabe P und einer am Zapfen F festgehaltenen Zapfenbüehse Q (Fig. 1) befindet sich eine Gummibüchse E mit freiausweichbaren Stirnenden, die im freien Zustande die Grösse AA, BB, CC, DD (Fig. 1) hat und im Lager eingeführt so erheblich radial zusammengepresst liegt, dass sie die Grösse aa, bb, ee, dd einnimmt, also beim Einführen eine Streckung (z. B. eine Verdoppelung der Länge) in der Achsrichtung erfahren hat.
Infolge der radialen Druckspannungen setzt die Gummibüchse einen grossen Widerstand den senkrecht zur Zapfenachse gerichteten Bewegungen entgegen, gestattet jedoch gegenseitige wechselnde Drehbewegungen des Zapfens und der Nabe ohne Widerstand, was sich daraus erklärt, dass z.
B. eine radiale, schon durch das queraxiale Zusammenpressen verkürzte Aussehnittgummisäule bei den genannten Querbewegungen nicht mehr viel verkürzbar ist, dagegen bei den genannten Drehbewegungen das Bestreben hat, ihre ursprüngliche, dem freien Zustand entsprechende Länge wieder zu gewinnen und sich dabei spiralförmig krümmt, weil die ursprüngliche Zusammenpressung ein inniges Anhaften des Gummis an die Nabe P und die Büchse Q zufolge hat, so dass ein Gleiten in diesen Teilen aus-
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geschlossen ist. Das Anhaften an der Nabe P und Büchse Q ist natürlich von dem Verhältnis der Büchsenwandstärke zur Weite des Umfangraumes zwischen Zapfen und Nabe abhängig.
Sehr geringe gegenseitige queraxiale Bewegungen zwischen Zapfen F und Nabe P sind jedoch möglich ; ihre Grösse hängt natürlich von der Grösse der ursprünglichen Zusammenpressung ab, was gewisse Vorteile in einigen besonderen Anwendungsfällen, so z. B. für die Lagerung der Anschlussgelenk- zapfen der Stossdämpferarme und Tragfeder bietet.
Ein Lager, das wie beschrieben, aus einer Nabe, einer Zapfenbüchse und einer vorsätzlich unter starker Zusammenpressung eingeführten Gummibüchse besteht, kann als Fertigware im grossen hergestellt werden, so dass es an verschiedenen Maschinen abnehmbar angebracht werden kann.
Um die Gummibüchse unter Druck in die Nabe P einzuführen, können besondere Werkzeuge verwendet werden. Zu diesem Zwecke wird auf die Nabe P der Einführungstrichter P gemäss Fig. 2 derart aufgesetzt, dass er sich mit einer Schulter r gegen die Lagernabe stützt. Nun führt man die Gummibüchse F durch den Trichter in die Nabe vermittels eines-nicht dargestellten-Zylinderkolbenstempels ein, dessen Durchmesser ungefähr dem Innendurchmesser der Nabe P gleich ist. Die Büchse E von der Grösse AUX DO dehnt dabei sich axial aus und nimmt eine Länge ein, die zwischen der ursprünglichen Länge AA und der Länge aa liegt. Zum darauffolgenden Einführen der Zapfenbüchse Q dient ein konischer, zu einem schwächeren Schaft abgesetzter Stempel S gemäss Fig. 3, auf welchen Schaft die Büchse Q geschoben wird.
Nun drückt man den Stempel S samt der Büchse Q in die mittlere Bohrung der Gummibüchse, wodurch diese in der axialen Richtung weitergestreckt wird und die
Grösse aa-dd einnimmt. Hierauf entfernt man die Werkzeuge Round S wieder und hat dieselben für eine neuerliche Einführung zur Verfügung.
Die Einführung der Gummibüchse kann unter Verwendung eines Schmiermittels erfolgen. Dieses Schmiermittel kann gegebenenfalls so gewählt sein, dass es das Gleiten, das bei einer einen gewissen Winkel überschreitenden Drehbewegung hervorgerufen werden könnte, sanfter macht. Soll hingegen das Gleiten vollkommen vermieden werden, so verwendet man ein Mittel, welches beim Trocknen das Anhaften vergrössert, also beispielsweise eine vulkanisierbar Gummilösung. An den Enden des Gummikörpers können Schutzscheibe od. dgl. behufs Schutzes gegen Staub, Öl usw. aufgesetzt werden. Die den Gummikörper berührenden Oberflächen der Nabe und der Zapfenbüchse können auch mit Längsrinnen od. dgl. versehen sein. Es können auch zwei oder mehr konzentrische Gummibüchsen mit entsprechenden Metallbüchsen angeordnet werden.
Da jede Gummibüehse eine gewisse Winkelverdrehung gestattet, so ist der Grenzwinkel, nach dessen Überschreiten das Gleiten erfolgt, desto grösser, je grösser die Zahl der konzentrischen Gummibüchsen ist.
Fig. 4 stellt eine Ausführungsform dar, gemäss welcher die Teile P und F einen viereckigen Querschnitt aufweisen und sich in ihrer mittleren Arbeitsstellung befinden. Fig. 5 zeigt die Stirnansicht der zugehörigen Gummibüchse im freien Zustand.
Die Nabe, die die Gummibüchse aufnimmt, kann zweiteilig sein, wobei die Teilung wie bei geteilten Lagern nach einer axialen Ebene erfolgen kann. In diesem Falle kann das Zusammenpressen der
Gummibüchse durch Nähern der beiden Teile, z. B. mittels Schraubbolzen, bewirkt werden. Die Teilungfugen können innen durch gekrümmte Bleche abgedeckt sein, um das Einquetschen des Gummis in die Fugen zu verhüten.
In der Nabe oder am Zapfen können ringförmige Nuten vorgesehen sein, um axialen Schüben zu widerstehen ; Schultern oder Ausbauchungen könnten auch an den Nabenenden oder an den Zapfenenden vorgesehen sein und in einem solchen Abstande gelegen sein, dass sie die axiale Dehnung der Gummi- büchse während der Einführung nicht hindern, jede darüber hinausgehende axiale Verschiebung derselben dagegen verhindern.
Soll die Formveränderung an örtlichen Stellen der Gummibüchse vermieden werden, so kann diese an den betreffenden Stellen durch Gewebeeinlagen oder in anderer entsprechender Weise verstärkt werden.
Die oben beschriebenen Vorrichtungen können vorteilhaft für die Lagerung der verschiedenen Zapfen bei Kraftwagen (Lenkvorriehtung, Tragfederung, Eardanzapfen der Antriebswelle usw. ) ver- wendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Halszapfenlager mit Gummibüchse, besonders für Anschlussgelenke bei Kraftwagen, bei dem die Gummibüchse zwischen Lagernabe und Zapfen oder Zapfenbüchse unter vorsätzlicher Zusammenpressung nicht gleitend eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gummibüchse von erheblich grösserer Wandstärke als die lichte Umfangweite zwischen Nabe und Zapfen oder Zapfenbüehse ver- wendet und unter erheblicher radialer Vorpressung bei axial frei beweglichen Stirnenden eingesetzt ist.
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Trunnion bearing with ciummi bushing.
The invention relates to a neck journal bearing for shafts that can move back and forth, especially for connecting joints in motor vehicles, in which a rubber bushing between the journal and the bearing hub is not slidably inserted under deliberate compression, so that the mutual rotary movements of these parts are absorbed by the molecular deformation of the rubber body .
If a rubber body is compressed in a certain direction, it is known that a relatively considerable amount of force is required to effect further compression in the same direction, while a deformation of the rubber body in any other direction is possible with relatively little force.
This property has already been used, e.g. B. in motor vehicles, used to connect the car frame with the support leaf springs by inserting the spring end directly into a rubber body and holding the latter pressed together perpendicular to the spring leaf in a housing fixed to the frame, but no journal is provided for an alternating rotary movement.
It has also been proposed to arrange a rubber bushing between the bearing hub and the pin or pin bushing for neck pin connection joints for solehe carriage springs or for shock absorber arms, but the rubber bushing is either only inserted under slight radial pressure or held in place by subsequent considerable axial restraint acting on its front ends, see above that it sits tightly due to the expansion occurring in the radial direction.
According to the present invention, a rubber bushing with a wall thickness that is considerably greater than the circumferential space between the bearing hub and the journal or journal bushing is used and is strictly held under considerable radial compression with axially exposed or deflecting end faces.
In the drawing, FIG. 1 shows an embodiment of a spherical bearing according to the invention in longitudinal section, FIGS.
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a front view of the associated rubber bushing in the free state.
In the circumferential gap of circular or polygonal cross-section between the bearing hub P and a pin bushing Q (Fig. 1) held on the pin F there is a rubber bushing E with freely deflectable front ends, which in the free state has the size AA, BB, CC, DD (Fig. 1) and has been introduced into the bearing so considerably radially compressed that it assumes the size aa, bb, ee, dd, i.e. has experienced an elongation (e.g. a doubling of the length) in the axial direction during insertion.
As a result of the radial compressive stresses, the rubber bushing sets great resistance to the movements perpendicular to the pin axis, but allows reciprocal alternating rotational movements of the pin and the hub without resistance,
B. a radial cut rubber column already shortened by the transverse axial compression cannot be shortened much during the mentioned transverse movements, on the other hand with the mentioned rotary movements it strives to regain its original length corresponding to the free state and bends in a spiral because the original compression has an intimate adhesion of the rubber to the hub P and the bushing Q, so that sliding in these parts is impossible.
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closed is. Adherence to the hub P and bushing Q is of course dependent on the ratio of the bushing wall thickness to the width of the circumferential space between the pin and the hub.
However, very slight mutual cross-axial movements between pin F and hub P are possible; their size depends of course on the size of the original compression, which has certain advantages in some special applications, e.g. B. provides for the storage of the connection pivot pin of the shock absorber arms and suspension spring.
A bearing, which, as described, consists of a hub, a journal bushing and a rubber bushing intentionally introduced under strong compression, can be produced as a finished product on a large scale, so that it can be detachably attached to various machines.
In order to insert the rubber bushing under pressure into the hub P, special tools can be used. For this purpose, the insertion funnel P according to FIG. 2 is placed on the hub P in such a way that it rests against the bearing hub with a shoulder r. The rubber bushing F is now inserted through the funnel into the hub by means of a cylinder piston plunger (not shown), the diameter of which is approximately the same as the inner diameter of the hub P. The sleeve E of the size AUX DO expands axially and assumes a length which lies between the original length AA and the length aa. For the subsequent insertion of the pin bushing Q, a conical punch S, stepped to form a weaker shaft, serves as shown in FIG.
Now you press the punch S together with the sleeve Q into the middle hole of the rubber sleeve, whereby this is further stretched in the axial direction and the
Occupies size aa-dd. The Round S tools are then removed and they are available for a new introduction.
The introduction of the rubber bushing can be done using a lubricant. This lubricant can optionally be chosen so that it makes the sliding, which could be caused by a rotational movement exceeding a certain angle, smoother. If, on the other hand, sliding is to be completely avoided, an agent is used which increases the adhesion during drying, for example a vulcanizable rubber solution. Protective discs or the like can be placed on the ends of the rubber body for protection against dust, oil, etc. The surfaces of the hub and the journal bushing that touch the rubber body can also be provided with longitudinal grooves or the like. Two or more concentric rubber bushes with corresponding metal bushes can also be arranged.
Since every rubber bushing allows a certain angular rotation, the limit angle after which sliding occurs, the greater the greater the number of concentric rubber bushings.
Fig. 4 shows an embodiment according to which the parts P and F have a square cross-section and are in their middle working position. Fig. 5 shows the front view of the associated rubber bushing in the free state.
The hub that receives the rubber bushing can be in two parts, whereby the division can take place according to an axial plane, as in the case of divided bearings. In this case, the compression of the
Rubber bushing by approaching the two parts, e.g. B. by means of bolts. The dividing joints can be covered on the inside by curved metal sheets in order to prevent the rubber from being squeezed into the joints.
Annular grooves may be provided in the hub or on the pin to resist axial thrusts; Shoulders or bulges could also be provided on the hub ends or on the pin ends and be located at such a distance that they do not hinder the axial expansion of the rubber bushing during the insertion, but prevent any further axial displacement of the same.
If the change in shape at local points of the rubber bushing is to be avoided, this can be reinforced at the relevant points by fabric inserts or in another appropriate manner.
The devices described above can advantageously be used for the storage of the various pins in motor vehicles (steering device, suspension suspension, Eardanzapfen the drive shaft, etc.).
PATENT CLAIMS:
1. Neck journal bearing with rubber bushing, especially for connection joints in motor vehicles, in which the rubber bushing between the bearing hub and the journal or journal bushing is not inserted slidingly with deliberate compression, characterized in that a rubber bushing of considerably greater wall thickness than the clear circumference between the hub and the journal or journal bushing is used and is inserted with considerable radial pre-compression with axially freely movable front ends.