DE69512608T2

DE69512608T2 - Elastisches lager mit mindestens zwei zylindrischen buchsen, buchsen für ein solches lager und fabrikationsprozess des lagers mittels derartigen buchsen

Info

Publication number: DE69512608T2
Application number: DE69512608T
Authority: DE
Inventors: Michel Gautheron
Original assignee: Michelin AVS SAS
Current assignee: Michelin AVS SAS
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2015-05-18
Also published as: KR960704177A; WO1995031652A1; EP0714484A1; FR2720132A1; JPH09504354A; BR9506202A; ES2138208T3; KR100215142B1; EP0714484B1; CA2166972C; ATE185407T1; DE69512608D1; FR2720132B1

Description

Die Erfindung betrifft ein elastisches Lager mit wenigstens zwei zylindrischen Buchsen, die durch ein elastisches Material miteinander verbunden sind.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein elastisches Lager mit zwei achsparallelen zylindrischen Buchsen, die durch ein komprimiertes elastisches Material miteinander verbunden sind, wobei die Kompression des elastischen Materials durch Veränderung der Länge der Mittellinie des Querschnitts von wenigstens einer der Buchsen in der Richtung erzeugt wurde, welche die Mittellinien der Querschnitte der beiden benachbarten Buchsen einander radial annähert. Bekanntlich wird elastisches Material. im allgemeinen Kautschuk, in seiner Funktion als Schwingungsdämpfer, eher auf Druck als auf Zug belastet. Ein derartiges Lager besitzt in der Mechanik zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise bei der Herstellung von Gelenkstangen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei ein Schwingarm der einen Buchse und der andere der anderen Buchse zugeordnet ist.
Ein Lager gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem Dokument EP-A-0 529 629 bekannt.
Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein derartiges elastisches Lager, welches eine äußere zylindrische Buchse 1 und, koaxial dazu, eine innere zylindrische Buchse 2 aufweist, die beide aus Metall sind und hier einen kreisförmigen Querschnitt besitzen; zwischen den beiden Buchsen 1 und 2 ist ein elastisches Material 3, wie beispielsweise Kautschuk, angeordnet, welches durch ein Haftmittel 4 mit der Innenfläche der äußeren Buchse 1 und der Außenfläche der inneren Buchse 2 verbunden ist. Zur Herstellung eines solchen elastischen Lagers geht man aus von zwei Buchsen 1 und 2, auf die man, beispielsweise durch Zerstäuben, einen in einem Lösungsmittel gelösten Kleber aufbringt; nach Verdampfen des Lösungsmittels und Trocknen des Klebers 4 werden die beiden Buchsen 1 und 2 koaxial in einer Gießmaschine angeordnet, um Kautschuk 3 durch ein Gießverfahren zwischen die beiden Buchsen 1 und 2 einzu bringen; die thermischen Bedingungen, bei denen das Gießen des Kautschuks 3 durchgeführt wird, ermöglichen das Verkleben, mittels des Klebers 4, des Kautschuks 3.
Zur Herstellung eines elastischen Lagers muß der Kautschuk 3 komprimiert werden; dieser Vorgang wird mechanisch durch Veränderung der Länge der Mittellinie des Querschnitts von wenigstens einer der Buchsen durchgeführt, meist der äußeren Buchse 1, wobei die Veränderung der Mittellinie in diesem Fall eine Verringerung ihrer Länge ist. Fig. 2 illustriert schematisch die gängigste hierzu verwendete Methode: das wie oben beschrieben hergestellte elastische Lager wird in die Bohrung 9 eines kegelstumpfförmigen Ziehrings 8 eingepreßt; nach Durchquerung des Ziehrings 8 ist der Außendurchmesser 6 der externen Buchse 1 kleiner als der Außendurchmesser 5, den er vor Einführung in den Ziehring hatte. Diese Verringerung des Durchmessers komprimiert den Kautschuk 3. Nun zeigt sich, daß diese Durchmesserverringerung, wenn sie beträchtlich ist, von einer unkontrollierten Verformung des Metalls begleitet wird und in den meisten Fällen zu einer Beschädigung der Klebeverbindung führt. Die einzige Möglichkeit diesen Nachteil zu vermeiden besteht in der Begrenzung der Durchmesserverringerung der Hülse 1. Der Winkel 7 der konischen Bohrung 9 des Ziehrings 8, d. h. der Halbwinkel an der Spitze des entsprechenden Kegels, übersteigt im allgemeinen 2º nicht und die Verringerung des Durchmessers ist praktisch auf 5% begrenzt. Nun unterliegt der Kautschuk 3 beim Vulkanisieren bekanntlich einer Schrumpfung; die Durchmesserverringerung muß daher diese Schrumpfung kompensieren, bevor man die Kompression des Kautschuks gewährleisten kann. Verständlicherweise führt die Beschränkung der Querschnittsverminderung auf einige Prozent zur Herstellung eines elastischen Lagers, dessen Wirksamkeit limitiert ist, da der Kautschuk 3 unzureichend komprimiert ist. Anstelle des Ziehrings 8 wurde auch eine Bohrhülse mit länglichen, am Umfang angeordneten Sektoren verwendet, insbesondere zur Herstellung von elastischen Lagern mit nicht kreisförmigem, beispielsweise polygonalem Querschnitt, jedoch sind die oben aufgeführten Nachteile die gleichen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein elastisches Lager, bei welchem das elastische Material stärker als bislang bekannt komprimiert wird, wobei die im Zusammenhang mit dem obigen Beispiel erwähnte Verringerung des Durchmessers bis zu 20% anstelle von 5% betragen kann, und dabei keine Beschädigung der Klebeverbindung auftritt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist folglich ein elastisches Lager mit wenigstens zwei achsparallelen, zylindrischen Buchsen, nämlich einer äußeren und einer inneren, die durch ein komprimiertes elastisches Material miteinander verbunden sind, wobei die Kompression des elastischen Materials wenigstens durch Veränderung der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Außenbuchse erzeugt wurde, die verformbar ist und sich in Kontakt mit dem Material befindet, wobei die Veränderung der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Außenbuchse in der Richtung bewirkt wurde, welche die Mittellinien der Querschnitte der Außenbuchse und der benachbarten Buchse einander radial annähert, wobei die Außenbuchse, deren Mittellinie verändert ist, eingestülpte Längsfalten aufweist, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das elastische Material nur in anderen Bereichen als denen, die sich auf Höhe der eingestülpten Falten und denen, die sich in der Nähe dieser Bereiche befinden, mit der Innenfläche der Außenbuchse verklebt ist.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers ist die Steifigkeit der eingestülpten Falten der Außenbuchse so gewählt, daß das elastische Material unter Kompression gehalten wird; man kann außerdem vorsehen, daß das erfindungsgemäße Lager eine Zwischenbuchse mit gleicher Achse wie die Außenbuchse und die Innenbuchse aufweist, wobei das elastische Material zwischen einerseits der Zwischenbuchse und andererseits jeweils der Außenbuchse bzw. der Innenbuchse angeordnet und mit der Innenfläche bzw. der Außenfläche der Zwischenbuchse verklebt ist.
Vorteilhaft ist die Mittellinie der Innenbuchse so verändert, daß sie Längsausstülpungen aufweist, die gleichmäßig über dem Umfang verteilt angeordnet sind; die Veränderung der Mittellinie der Innenbuchse erzeugt eine Kompression des zwischen der Innenbuchse und der Zwischenbuchse angeordneten elastischen Materials. Bevorzugt weist die Innenbuchse eine Verstärkung auf, die bis zu 20% der Länge der Mittellinie ihres Querschnitts beträgt; die Außenbuchse kann ebenfalls eine Reduzierung aufweisen, die bis zu 20% der Länge der Mittellinie ihres Querschnitts beträgt. Vorteilhaft weisen die eingestülpten Falten aneinanderstoßende Flügel auf.
Gemäß einer bevorzugten Variante ist der Querschnitt von wenigstens einer der Buchsen kreisförmig oder polygonal.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Lagers, wie dem oben definierten, mit wenigstens einer zylindrischen Außenbuchse und einer achsparallelen zylindrischen Innenbuchse, die durch ein elastisches Material miteinander verbunden sind, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus dem Verändern der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Außenhülse durch radiales Annähern der Mittellinien der Querschnitte der Außenbuchse und der benachbarten Buchse besteht.
Bevorzugt ist in dem oben definierten Verfahren außerdem vorgesehen, die Länge der Mittellinie des Querschnitts der Innenbuchse durch Einwalzen zu vergrößern.
Zum besseren Verständnis des Gegenstandes der Erfindung werden im folgenden als rein illustratives und nicht einschränkendes Beispiel vier, in der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsformen beschrieben.
In der Zeichnung:
- zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines elastischen Lagers des Standes der Technik;
- illustriert Fig. 2 schematisch ein bekanntes Verfahren zur Herstellung des elastischen Lagers der Fig. 1;
- sind die Fig. 3 und 4 Ansichten im Querschnitt eines erfindungsgemäßen elastischen Lagers von vorn (Fig. 3) bzw. von hinten (Fig. 4), bei welchem das elastische Material komprimiert ist, wobei die Kompression durch Verringerung der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Außenbuchse erreicht wurde;
- sind die Fig. 5 und 6 zu den Fig. 3 und 4 entsprechende Darstellungen und zeigen eine Variante;
- sind die Fig. 7 und 8 Querschnittsdarstellungen eines erfindungsgemäßen elastischen Lagers von vorn (Fig. 7) bzw. von hinten (Fig. 8), wobei das elastische Material komprimiert ist und die Kompression durch Vergrößerung der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Innenbuchse erreicht wurde;
- ist Fig. 9 eine Querschnitt eines erfindungsgemäßen elastischen Lagers, das eine Zwischenbuchse aufweist, vor der Kompression des elastischen Materials;
- zeigt Fig. 10 das elastische Lager der Fig. 9 nach einer ersten Kompression des elastischen Materials durch Verringerung der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Außenbuchse;
- zeigt Fig. 11 das elastische Lager der Fig. 10 nach einer zweiten Kompression des elastischen Materials durch Vergrößerung der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Innenbuchse.
Bezugnehmend auf Fig. 3 erkennt man, daß man zur Herstellung eines erfindungsgemäßen elastischen Lagers von einer zylindrischen Innenbuchse 20 aus Metall ausgeht, die hier einen Querschnitt mit kreisförmiger Allgemeinform besitzt, deren Außenfläche mit einem Kleber 4 bedeckt ist, der, nach Verdampfen des Lösungsmittels, welches zur Auftragung des Klebers 4 durch Zerstäuben diente, trocken ist. Die Innenbuchse 20 ist konzen trisch von einer zylindrischen, metallischen Außenbuchse ZO mit kreisförmigem Ausschnitt umgeben. Die Wand der Außenbuchse 10 weist in Längsrichtung verlaufende, eingestülpte Falten 111 auf, welche, wie im folgenden beschrieben, tatsächlich größere flügelartige Falten sind; diese Falten 11, oder Flügelfalten, können durch spanabhebende Formgebung, Gesenkformung, Tiefziehen, Ziehen oder Durchdrücken hergestellt werden. Der Querschnitt der Außenbuchse 10 auf Höhe der Falten 111 kann eine viereckige, trapezoidale Allgemeinform mit spitzen oder abgerundeten Winkeln besitzen. Die Falten 111 sind gleichmäßig am Umfang der Außenbuchse 10 verteilt; im dargestellten Beispiel gibt es vier Falten 111, die im 90º-Winkel zueinander angeordnet sind.
Die beiden Buchsen 10 und 20 werden koaxial in einer Gießmaschine angeordnet, um Kautschuk 3 durch Gießen zwischen die beiden Buchsen 10 und 20 einzubringen: vor dem Gießvorgang werden Zonen 40, beispielsweise durch in der Gießmaschine vorgesehene bewegliche Schieber, freigehalten. Diese Zonen 40 befinden sich im Inneren der Buchse 10 auf Höhe 12 der eingestülpten Falten 111, sowie in deren Nähe 13, so daß, wenn der Kautschuk 3 zwischen die Buchsen 10 und 20 gegossen wird, sich in den Zonen 40, wie in Fig. 3 dargestellt, kein Kautschuk befindet.
Zur Fertigstellung des elastischen Lagers wird die beschriebene Anordnung in einen Ziehring mit kegelstumpfartiger Form gepreßt, wie beispielsweise den Ziehring 8 der Fig. 2, was zu einer Verringerung der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Buchse 10 führt, d. h. einer Verringerung des Durchmessers der Buchse 10. Aufgrund der am Umfang gleichmäßig verteilten Falten 111, welche die Buchse 10 trägt, findet diese Durchmesserverringerung symmetrisch statt, wobei die Falten 111 bei diesem Vorgang verstärkt werden, bis sie eingestülpte Falten 11 werden, deren Flügel aneinander liegen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, die jedoch auch nicht aneinander liegen brauchen. Aufgrund der beim Gießen des Kautschuks freigehaltenen Zonen 40 ist der Bereich 31 von deren Oberfläche, welcher den Abschnitten 12, 13 der Innenfläche der Buchse 10 gegenüber liegt, nicht mit der Buchse 10 verklebt und es tritt folglich keine Beschädigung der Klebeverbindung in diesen, währen der Verringerung des Durchmessers mechanisch sehr beanspruchten Zonen auf, so daß dieser Vorgang mit einem großen Reduktionsverhältnis durchgeführt werden kann, das bis zu 20% betragen kann.
Die Fig. 5 und 6 entsprechen den Fig. 3 bzw. 4, betreffen aber eine Variante, gemäß welcher die freigehaltenen Zonen 140 größer sind und der Kautschuk 3 die Innenbuchse 20 nicht vollständig umgibt: der Kautschuk 3 hat dann die Form von mehreren radialen Armen, hier 4 radialen Armen.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Variante des erfindungsgemäßen elastischen Lagers, bei der die Kompression des Kautschuks 3 nicht durch eine Verringerung der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Außenbuchse 110, sondern durch eine Vergrößerung derjenigen der Innenbuchse 120 erreicht wird. Dazu geht man aus von einer Innenbuchse 120, die, wie in Fig. 7 dargestellt, in Längsrichtung verlaufende ausgestülpte Falten 121 aufweist, die am Umfang gleichmäßig verteilt sind; im dargestellten Beispiel weist die Innenbuchse 120 zwei ausgestülpte Falten 121 auf, die um 180º versetzt zueinander angeordnet sind. Wie bei den vorherigen Varianten werden eine solche Innenbuchse 120 und eine zylindrische Außenbuchse 110 mit kreisförmigen Querschnitt koaxial in einer Gießmaschine angeordnet, wobei Freiräume 240 vorgesehen sind: wie aus Fig. 7 ersichtlich, sind diese Freiräume 240 auf Höhe der ausgestülpten Falten 121 der Innenbuchse 120 angeordnet. Folglich haftet der Kautschuk 3 nach dem Gießen durch Verkleben in anderen Bereichen als den Bereichen 22 der Außenfläche der Innenbuchse 120, die sich auf Höhe der ausgestülpten Falten 121 befinden, wobei eine Schicht Klebstoff 4, wie zuvor, vorab durch Zerstäuben auf die Innenflächen der Außenbuchse 110 und außen auf die Innenbuchse 120 aufgebraucht wurde. Die Freiräume 240 sind so gestaltet, daß kein Kautschuk in den Bereichen 22 der Außenfläche der Innenbuchse 120 verklebt ist. Die Innenbuchse 120 wird dann einem Einwalzvorgang unterzogen, in dessen Folge die Länge der Mittellinie des Querschnitts der Innenbuchse 120 vergrößert wird, wobei die ausgestülpten Falten 121 durch diesen Vorgang geöffnet werden und dabei längliche Spuren 21 zurück bleiben, die man als vorspringende Falten 21 bezeichnet. Die Vergrößerung der Länge der Mittellinie beim Einwalzen kann bis zu 20% betragen, ohne daß dabei die Verklebung beschädigt wird, da das Material der Innenbuchse 120 beim Einwalzen keine Verlängerung erfährt.
Die Fig. 9 bis 11 betreffen eine weitere Variante des erfindungsgemäßen elastischen Lagers, die außer der Innenbuchse 220 und Außenbuchse 210, die denen bereits zuvor im Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 8 beschriebenen entsprechen, eine Zwischenbuchse 50 mit derselben Achse wie die Außenbuchse 210 und die Innenbuchse 220 umfaßt und zwischen diesen angeordnet ist. In diesen Figuren sind die Bauteile der Buchsen 220 und 210, die mit denen der entsprechenden Buchsen der vorherigen Figuren vergleichbar sind, mit den Bezugsziffern bezeichnet, die sie in den vorherigen Figuren hatten, allerdings um 200 vergrößert, und werden nicht mehr beschrieben. Kautschuk 3 ist einerseits zwischen der Zwischenbuchse 50 und andererseits der Außenbuchse 210 bzw. der Innenbuchse 220 angeordnet. Der Kautschuk 3 ist, wie bei den vorherigen Varianten, mit den Außen- und Innenbuchsen verklebt, wobei Freiräume wie 340 und 440 vorgesehen sind, und ist außerdem mit der Innenfläche und der Außenfläche der Zwischenhülse 50 verklebt. Gemäß dieser Variante wird der Kautschuk 3 durch Verringerung der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Außenhülse 210 und Vergrößerung derjenigen der Innenhülse 220 komprimiert. Fig. 9 zeigt diese Variante des elastischen Lagers unmittelbar nach Gießen des Kautschuks 3, wobei die Außenbuchse 210 der im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Außenbuchse 10 und die Innenbuchse 220 der im Zusammenhang mit Fig. 7 beschriebenen Innenbuchse 120 entspricht. Fig. 10 zeigt die Anordnung des elastischen Lagers nach Durchtritt der Außenbuchse 210 durch einen Ziehring und Fig. 11 zeigt die endgültige Anordnung des elastischen Lagers nach Einwalzen der Innenbuchse 220. Es versteht sich, daß beide Vorgänge, d. h. der Durchtritt durch einen Ziehring und das Einwalzen, aufeinanderfolgend oder gleichzeitig durchgeführt werden können.

Claims

1. Elastisches Lager mit wenigstens zwei achsparallelen, zylindrischen Buchsen (10-210, 20-220), nämlich einer äußeren (10, 210) und einer inneren (20, 220), die durch ein komprimiertes elastisches Material (3) miteinander verbunden sind, wobei die Kompression des elastischen Materials (3) wenigstens durch Veränderung der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Außenbuchse erzeugt wurde, die verformbar ist und sich in Kontakt mit dem Material befindet, wobei die Veränderung der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Außenbuchse in der Richtung bewirkt wurde, welche die Mittellinien der Querschnitte der Außenbuchse (10, 210) und der benachbarten Buchse einander annähert, wobei die Außenbuchse (10, 210), deren Mittellinie verändert ist, eingestülpte Längsfalten (11, 211) aufweist, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material (3) nur in anderen Bereichen als denen (12), die sich auf Höhe der eingestülpten Falten (11, 211) und denen (13), die sich in der Nähe der Bereiche (12) befinden, mit der Innenfläche der Außenbuchse (10, 210) verklebt ist.

2. Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit der eingestülpten Falten (11, 211) der Außenbuchse (10, 210) so gewählt ist, daß das elastische Material (3) unter Kompression gehalten wird.

3. Lager gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Zwischenbuchse (50) mit gleicher Achse wie die Außenbuchse (210) und die Innenbuchse (220) aufweist, wobei das elastische Material (3) zwischen einerseits der Zwischenbuchse (50) und andererseits jeweils der Außenbuchse (210) bzw. der Innenbuchse (220) angeordnet und mit der Innenfläche bzw. der Außenflächen der Zwischenbuchse (50) verklebt ist.

4. Lager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie der Innenbuchse (220) so verändert ist, daß sie Längsausstülpungen (222) aufweist, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.

5. Lager gemäß den Ansprüchen 3 und 4 zusammengenommen, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Mittellinie der Innenbuchse (220) eine Kompression des zwischen der Innenbuchse (220) und der Zwischenbuchse (50) angeordneten elastischen Materials erzeugt.

6. Lager gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbuchse (20, 220) eine Verstärkung aufweist, die bis zu 20% der Länge der Mittellinie ihres Querschnitts beträgt.

7. Lager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eingestülpten Falten (11, 211) aneinanderstoßende Flügel sind.

8. Lager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbuchse (10, 210) eine Reduzierung aufweist, die bis zu 20% der Länge der Mittellinie ihres Querschnitts beträgt.

9. Lager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt von wenigstens einer der Buchsen (10-210, 50, 20-220) kreisförmig oder polygonal ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines elastischen Lagers mit wenigstens einer zylindrischen Außenbuchse (10-210) und einer achsparalellen zylindrischen Innenbuchse (20-220), die durch ein elastisches Material (3) miteinander verbunden sind, nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es aus dem Verändern der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Außenhülse (10, 210) durch radiales Annähern der Mittellinien der Querschnitte der Außenbuchse (10-210) und der benachbarten Buchse (50, 20-220) besteht.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem aus dem Vergrößern der Länge der Mittellinie des Querschnitts der Innenbuchse (220) durch Einwalzen besteht.