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Gummilager für Radaufhängungsteile, insbe-
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sondere Querlenker, von Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich
auf ein Gummilager für Radaufhängungsteile, insbesondere Querlenker, von Kraftfahrzeugen,
das im übrigen die Merkmale im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.
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Bekannte Gummilager dieser Art, die zwei gleichartige, axial gegeneinander
gesetzte Lagerelemente aufweisen, enthalten im Inneren der Innenhülse jedes Lagerelementes
eine durchgehende Klemmhülse aus Aluminium, die nach dem Zusammendrücken der beiden
Innenhülsen an den beiden Enden aufgeweitet wird und auf diese Weise beide Lagerelemente
zusammenhält und die Einhaltung der Gesamtlänge des Gummilagers gewährleistet. Die
Klemmhülse besteht aus Aluminium, während die beiden Innenhülsen aus Stahl bestehen.
Die Klemmhülse verhindert dadurch zugleich das Festrosten der Lagerinnenhülsen mit
der Befestigungsschraube. Bei diesem Gummilager ist die auf der Innenhülse sitzende
Gummischicht aufvulkanisiert. Wenn das Gummilager in das Auge des Radaufhängungsteiles,
insbesondere Querlenkers, eingepreBt ist, liegt der radiale Endbund der Innenhülse
zwischenraumfrei und fest an der axial benachbarten Schulter der Gummischicht an.
Bei dieser Gestaltung ergeben sich für das Gummilager folgende Charakteristika.
Bei radial wirkenden
Kräften ergibt sich aufgrund der radialen Vorspannung
ein im wesentlichen linearer Kraft-Weg-Verlauf. In axialer Richtung wirkende Kräfte
werden fast ausnahmslos über die radial überstehenden, axial unmittelbar aneinander
anliegenden Teile übertragen und von diesen aufgenommen, also vom Endbund der Innenhülse
und der radialen Schulter der Gummischicht. Letztere wird in diesem Bereich überwiegend
auf Druck beansprucht. Die Beanspruchung des zylindrischen Teiles des Gummilagers
auf Schub ist demgegenüber außerordentlich gering. Dadurch ergibt sich eine Kennlinie,
deren Verlauf zumindest überwiegend vom Verformungsverhalten der radialen Schulter
der Gummischicht bestimmt wird. Es ergibt sich mithin eine schon bei kleinen axialen
Kräften harte Kraft-Weg-Kennlinie.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gummilager der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 definierten Gattung so auszubilden, daß sich eine möglichst progressive
Kraft-Weg-Charakteristik in axialer Richtung ergibt, und dies bei nach wie vor einfachem
und billigem Aufbau des Gummilagers sowie leichter Montierbarkeit durch Gewährleistung
der Einhaltung der vorgegebenen Gesamtlänge.
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Diese Aufgabe ist bei einem Gummilager der im Oberbegriff des Anspruchs
1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des
Anspruchs 1 gelöst.
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Werden die Gummilager so ausgelegt, daß nach dem Einpressen des einen
Lagerelementes in das Auge das zur Mitte hin gerichtete Ende der Innenhülse über
die Mitte des Auges zur anderen Seite hin vorsteht, so wird die Innenhülse beim
Einpressen des zweiten Lagerelementes nach außen verschoben, wodurch zwischen dem
Endbund der Innenhülse und der radialen Schulter der Gummischicht ein Luftspalt
entsteht und sich im zylindrischen Teil des Lagers eine Schubvorspannung aufbaut.
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Dies gilt ebenso für das zweite, zuletzt eingepreßte Lagerelement,
weil sich nach dem Entfernen der Einpreßvorrichtung
zwischen beiden
Lagerelementen ein Kräftegleichgewicht einstellt. Dieser Luftspalt bewirkt, daß
zunächst kleine, in axialer Richtung wirksame Kräfte nur vom zylindrischen Teil
des Gummi lagers auf Schub aufgenommen werden. Es ergibt sich ein relativ weiches
Kraft-Weg-Verhalten während dieser Beanspruchung allein auf Schub. Die radial gerichteten,
einander benachbarten Teile, also die Schulter einerseits und der Endbund andererseits,
werden bei diesen kleinen Wegen zunächst noch nicht wirksam und auf Druck beansprucht.
Dies geschieht erst dann, wenn die axial wirkenden Kräfte zunehmen und der besagte
Luftspalt geschlossen ist. Erst dann wirken zusätzlich der Endbund und die Schulter
miteinander, die nun auf Druck beansprucht sind, was jetzt zu einer zunehmenden
Verhärtung der Kraft-Weg-Kennlinie führt. Nach wie vor ist dabei das Gummilager
einfach im Aufbau und preisgünstig in der Herstellung sowie in üblicher Weise in
das Querlenkerauge einzupressen und daher einfach in der Montage. Dabei versteht
es sich, daß die Gummischicht ohne besondere Zwischenhülse gebildet sein kann.
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Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform enthält Anspruch 2.
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Eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich aus den Ansprüchen
3 und 4. Die Zwischenhülse zwischen der inneren und der äußeren Schicht ist zweckmäßigerweise
anvulkanisiert.
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Eine besonders vorteilhafte, weitere Ausführungsform enthält Anspruch
5. Dabei kann die in den Schlitz eingelegte Zwischenscheibe dann entfallen, wenn
der Schlitz sich zur Erreichung der erforderlichen Kennlinie dann noch ohne besondere
Herstellungsprobleme und reproduzierbar fertigen läßt, auch ohne Standfestigkeitsprobleme
hinsichtlich des Werkzeuges, mit dem der Schlitz eingearbeitet wird. Der Schlitz
insbesondere mit eingelegter, nicht anvulkanisierter Zwischenscheibe, hat den zusätzlichen
Vorteil, daß sich bei in das Auge eingepreßten Gummilagern auch beidseitig
der
Zwischenscheibe zusätzliche axiale Luftspalte ergeben, die zusätzlich das Kraft-Weg-Verhalten
des Gummilagers weicher gestalten. Eine vorteilhafte, weitere Maßnahme dieser Art
ergibt sich aus Anspruch 6.
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Weiterhin kann die Axiallänge der äußeren Schicht so ausgelegt werden,
daß nach dem Einpressen des einen Lagerelementes in das Auge das zur Mitte hin gerichtete
linke Ende der Innenhülse genau bis zur Mitte des Auges reicht. Nach dem Einpressen
des zweiten Lagerelementes in das Auge berühren sich dann die beiden Innenhülsen
in der Mitte des Auges. Bei dieser Auslegung bilden sich keine Luftspalte, jedoch
ist hierbei die Einhaltung der Gesamtlänge des Gummilagers gewährleistet, was ein
leichtes Einführen des Querlenkers in die Rahmenkonsole zur Folge hat.
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Bezüglich der Materialgestaltung ergeben sich zweckmäßige Ausführungsformen
aus den Ansprüchen 7 und 8. Bei dieser Gestaltung der Innenhülse wird die sonst
darin eingesetzte Klemmhülse entbehrlich, und dies unter Beibehaltung der ansonsten
gegebenen, materialbedingten Vorzüge.
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Von Vorteil kann es sein, wenn die im Schlitz lose eingelegte Zwischenscheibe
aus Kunststoff besteht, und hierbei z.B. aus PA 66.
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Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur
Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich
durch Nennung der Anspruchsnummer darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese
Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart
zu gelten haben.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen teilweisen axialen
Längsschnitt und im übrigen eine Seitenansicht einer Lagerhälfte eines Gummilagers,
vor dem Einpressen in das Auge z.B. eines Querlenkers, Fig. 2 einen Schnitt mit
Seitenansicht entsprechend Fig. 1 des kompletten Gummilagers, eingepreßt in das
Auge eines Ouerlenkers.
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In Fig. 1 und 2 ist ein Gummilager 10 gezeigt, das vor allem für Radaufhängungsteile
von Kraftfahrzeugen geeignet ist, insbesondere z.B. zur Lagerung eines Querlenkers,
dessen Auge 11 in Fig. 2 schematisch angedeutet ist. Das Gummilager 10 besteht aus
zwei gleichartigen Lagerhälften oder Lagerelementen 12 und 13, die axial gegeneinander
gesetzt sind. Weitere Einzelheiten jedes Lagerelementes 12, 13 sind nachfolgend
der besseren Obersicht wegen lediglich anhand des in Fig. 2 rechten Lagerelementes
12 erläutert.
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Dieses weist eine Innenhülse 14 auf, die am einen, in Fig. 2 rechten
Ende einen damit einstückigen, radial nach außen abstrebenden Endbund 15 trägt.
Bestandteil des Lagerelementes 12 ist außerdem mindestens eine auf der Innenhülse
14 sitzende Gummischicht 16 aus üblichem Material, insbesondere einem geeigneten
Elastomer mit entsprechend den Erfordernissen abgestimmter Shore-Härte. In bestimmten
Fällen reicht eine Gummischicht 16 aus. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel weist
die Gummischicht 16 eine innere Schicht 17 auf, die auf der Innenhülse 14 sitzt
und am in der Zeichnung rechten Ende eine radiale,
nach außen abstrebende
Schulter 18 besitzt, die dem Endbund 15 axial benachbart ist. Außerdem gehört zur
Gummischicht 16 eine äußere Schicht 19 etwa gleicher Gestalt, die am in der Zeichnung
rechten Ende eine der radialen Schulter 18 der inneren Schicht 17 axial benachbarte
Endschulter 20 aufweist, die ebenfalls radial nach außen ab strebt.
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Die Innenhülse 14 und die unmittelbar darauf sitzende innere Schicht
17 sitzen klemmend, jedoch verbindungsfrei aufeinander. Die innere Schicht 17 ist
nicht auf der Außenfläche der Innenhülse 14 anvulkanisiert. Die Einstellung zwischen
der Gummischicht 16 einerseits und der Innenhülse 14 andererseits ist derart gewählt,
daß bei Belastung des Gummilagers 10 in Achsrichtung mit axial gerichteten Kräften
eine ausgeprägt progressive Kennlinie mit zunächst weichem und sodann zunehmend
härterem Kraft-/Weg-Verhalten gegeben ist. Dadurch ist das Gummilager 10 bei axial
wirkenden Kräften anfangs sehr weich, wobei sein Verhalten zunehmend härter bis
sehr hart wird.
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Die Innenhülse 14 ist in die Gummischicht 16, und zwar in die innere
Schicht 17, eingeschossen. Fig. 1 zeigt den Zustand des einen Lagerelementes 12
des Gummilagers 10 bei Anlieferung und bereits eingebrachter Innenhülse 14. Es ist
erkennbar, daß die äußere Schicht 19 im Querschnitt auf der Außenseite etwa Trapezform
hat. In gleicher Weise hat auch vor dem Einschießen der Innenhülse 14 die innere
Schicht 17 auf ihrer Innenseite eine etwa im Querschnitt trapezförmige Gestalt.
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Die aus beiden Schichten 17 und 19 gebildete Gummischicht 16 des Lagerelementes
12, und in gleicher Weise natürlich auch des völlig gleichartig ausgebildeten anderen
Lagerelementes 13, weist auf ihrem Außenteil, also im Bereich der Außenseite der
äußeren Schicht 19, eine Axiallänge e auf, gemessen vom inneren Ende der Innenhülse
14 bis hin zur
axialen Begrenzung der Endschulter 20, die. nach.
dem Einpressen in das Auge 11 und somit nach etwaigen. Verschiebungen der Innenhülse
14 durch die Einbauvorspannung größer ist als die halbe Länge 1 des Auges 11. Die
Abstimmung ist so gewählt, daß beim Einpressen des zweiten Lagerelementes 13 gemäß
Fig. 2 in das Auge 11 des Querlenkers dann eine axiale Relativverschiebung der Innenhülse
14 in bezug auf die daraufsitzende, nicht anvulkanisierte innere Schicht 17 erzeugt
wird. Diese Relativverschiebung führt zu einer Schubvorspannung im zylindrischen
Teil der inneren Schicht 17 und der äußeren Schicht 19. Dabei ergibt sich zwischen
dem Endbund 15 und der Schulter 18, die vor dem Einpressen (Fig. 1) axial lückenfrei
aneinander anlagen, nun ein axialer Luftspalt 22 (Fig. 2).
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Zwischen der äußeren Schicht 19 und der inneren Schicht 17 ist eine
an beiden anvulkanisierte Zwischenhülse 23 angeordnet, die am Ende in einen radial
nach außen abgehenden Flansch 24 zwischen der Schulter 18 und der Endschulter 20
übergeht.
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Die äußere Schicht 19 enthält in ihrer Endschulter 20 einen ringsum
laufenden Schlitz 25. Innerhalb des Schlitzes 25 ist eine radiale Zwischenscheibe
26 enthalten, die in den Schlitz 25 verbindungsfrei und lose eingesetzt ist. Die
Zwischenscheibe 26 ist also nicht anvulkanisiert. Im Bereich dieser ergibt sich
beim Einpressen des zweiten Lagerelementes 13 in das Auge 11 des Querlenkers mit
einhergehender Schubvorspannung im zylindrischen Teil der inneren Schicht 17und
der äußeren Schicht 19 ebenfalls ein axialer Luftspalt, und zwar beidseitig der
Zwischenscheibe 26 zwischen dieser einerseits und den beiden Wänden des Schlitzes
25 in der Endschulter 20 andererseits. Dieser axiale Luftspalt ist in Fig. 2 schematisch
mit 27 bzw. 28 beidseitig der Zwischenscheibe 26 angedeutet.
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Die Zwischenhülse 23 besteht gleichermaßen wie die Metallscheibe 21
z.B. aus Stahl.
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Die Innenhülse 14 besteht ebenfalls aus Metall und dabei insbesondere
z.B. aus einem einstückigen Aluminiumteil.
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Die in den Schlitz 25 eingelegte Zwischenscheibe 26, die also nicht
mit dem Elastomer verbunden ist, besteht z.B.
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aus Kunststoff und hierbei z.B. aus PA 66.
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Die beim Einpressen der Lagerelemente 12 und 13 in das Auge 11 erzeugten
Luftspalte 22, 27 und 28 sorgen dafür, daß kleine Kräfte in axialer Richtung nur
vom zylindrischen Teil des Gummimalgers auf Schub aufgenommen werden. Erst bei größeren
Kräften werden die Luftspalte 22, 27 und 28 auf einer Seite des Gummilagers 10 geschlossen,
so daß nun eine Abstützung gegen axiale Kräfte auch im Bereich der radial überstehenden
Teile erfolgen kann, also im Bereich des Endbundes 15, der Schulter 18 und Endschulter
20. Dies führt zu einer Verhärtung der Kraft-/Weg-Kennlinie. Dadurch ist erreicht,
daß das Gummilager in axialer Richtung anfänglich sehr weich ist und später zunehmend
härter bis sehr hart wird. Es ergibt sich eine relativ stark progressive Kraft-/Weg-Kennlinie.
Im weichen Bereich ist der Gummi allein auf Schub beansprucht.
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Im harten Bereich kommt eine Druckbeanspruchung hinzu.
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überdies gewährleistet die erläuterte Gestaltung die Einhaltung einer
Gesamtlänge L (Fig. 2), weil aufgrund der Schubvorspannung die Innenhülsen 14 beider
Lagerelemente 12 und 13 axial gegeneinander gedrückt werden. Das Maß e läßt sich
z.B. auch so abstimmen, daß nach dem Einpressen des einen Lagerelementes 12 in das
Auge 11 des Querlenkers das linke Ende der Innenhülse 14 genau bis zur Mitte des
Auges 11 reicht und sodann beim Einpressen des anderen Lagerelementes 13 dessen
Innenhülse, die ebenfalls genau bis zur Mitte des Auges 11 reicht, an der Innenhülse
14 des Lagerelementes 12 anliegt. Das Axialmaß L wird dadurch
in
vorgegebener Größe eingehalten. Dies erleichtert bei der Endmontage das Einführen
des Querlenkers in die Rahmerkonsolen dort, wo das Gummilager 10 sitzt. Ein weiterer
Vorteil liegt darin, daß das erläuterte Gummilager weniger zum Durchrutschen bei
Torsionsbeanspruchung, also Ein- und Ausfederung der Achse, neigt. Dies ist dadurch
bedingt, daß durch die eingeschossene Innenhülse 14 auch die innere Schicht 17 radial
vorgespannt ist und daraus eine weichere Kennlinie bei Torsionsbeanspruchung resultiert.
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Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel entfällt die
Zwischenhülse 23, so daß nur eine einzige Gummischicht 16 statt der beiden durch
die Zwischenhülse 23 getrennten Schichten 17 und 19 vorgesehen ist. Bei einem anderen,
ebenfalls nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist innerhalb des Schlitzes 25 keine
Zwischenscheibe 26 enthalten. Der Schlitz 25 ist vielmehr frei. Er ist hinsichtlich
seiner Bemessung, insbesondere der axialen Breite, so dimensioniert, daß das gewünschte
Kennlinienverhalten erreicht wird.