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Drucklager zum verschiebungsfreien Abstützen zweier Maschinenteile
Gegenstand der Erfindung ist ein Drucklager- zum verschiebungsfreien Abstützen zweier
Maschinenteile, das eine geringe Winkelbewegung beider Teile gegeneinander zuläßt,
mit einem teilzylindrischen Gummikörper, der sich gegen koaxiale, konvexe und konkave
Sitzflächen abstützt.
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Es sind bereits elastische Achsaufhängungen für Kraftfahrzeuge bekannt,
bei denen ein breites Verbindungsstück für die Verbindung der vorderen Enden von
zwei Blattfedern der Hinterachsaufhängung mit dem Kraftfahrzeugrahmen vorgesehen
war. Dabei wurden die vorderen Enden der Federn an einem-Gußstück befestigt, das
vordere und hintere vertikale Flansche hatte, zwischen denen ein Steg angebracht
war, dessen oberer Abschnitt halbzylindrische Form aufwies, um den Durchgang - des
Gelenkwellenrohres durch den Bauteil zu ermöglichen. Der obere halbzylindrische
Abschnitt dieses Steges stand über einen halbkreisförmigen Gummiteil in Form einer
von einer, Gummischicht gebildeten nachgiebigen Zwischenlage mit der konkaven halbzylindrischen
Innenfläche eines ortsfesten Teiles am Fahrzeugrahmen in Verbindung. Dabei war der
letztgenannte Teil, in der Längsachsrichtung des Fahrzeuges gemessen, schmäler als
der Steg an dem Gußkörper. Dieser Steg war infolgedessen Biegekräften unterworfen.
Da ferner die Belastung dieses Teiles mindestens teilweise durch die Endflansche
des Gußstückes übertragen werden mußte, konnten an der Verbindung zwischen dem Steg
und den Endflanschen Scherkräfte auftreten, die auch in dem Steg selbst vorhanden
waren. Der Angriff der zwischen den erwähnten Teilen zu übertragenden Kräfte hatte
infolgedessen Biege- und Knickbeanspruchungen zur Folge: Im Gegensatz zu dieser
bekannten elastischen Achsaufhängung für Kraftfahrzeuge wird durch die Erfindung
ein Drucklager zum verschiebungsfreien Abstützen zweier Maschinenteile geschaffen,
bei dem der die Kräfte übertragende Teil ausschließlich druckbelastet ist und weder
Biegemomenten noch Schwerkräften unterliegt. Dies hat zur Folge, daß das erfindungsgemäß
ausgebildete Drucklager mit einem erheblich geringeren Raumbedarf zur Übertragung
der gleichen Kräfte ausgeführt werden kann, als dies bei den bekannten elastischen
Aufhängevorrichtungen der Fall war:.
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Die genannten Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß
das Drucklager zum verschiebungsfreien Abstützen zweier Maschinenteile, das eine
geringe Winkelbewegung beider Teile gegeneinander zuläßt, mit einem teilzylindrischen
Gummikörper, der sich gegen koaxiale; konvexe und konkave Sitzflächen abstützt,
in der Weise ausgebildet wird, daß in an sich bekannter Weise an beiden Maschinenteilen
konkave Sitzflächen vorgesehen sind und sich die an den Sitzflächen anliegenden
Gummikörper auf den einander -.gegenüberliegenden Mantelflächen eines Bolzens abstützen,
wobei sämtliche Sitzflächen der Gummikörper koaxial liegen.
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Die Erfindung ist im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine Teilansicht: im Schnitt nach der Linie 1-1 der
Fig. 2 einer einfachen Form eines. Gelenkes gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt
nach der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform
eines Gelenkes, das für die Aufnahme eines nur in einer einzigen axialen Richtung
wirkenden Schubes geeignet ist, Fig. 4 eine Teilansicht im Schnitt, Fig.5 eine Endansicht
eines Gelenkes nach einer weiteren Ausführungsform für die Aufnahme des Schubes
in beiden axialen Richtungen, Fig. 6 eine Teilansicht im Schnitt und Fig.7 eine
Ansicht im Querschnitt nach derLinie 7-der Fig. 6 eines Gelenkes, welche eine Anordnung
zur Festlegung des Gelenkbolzens in seiner Lage zeigt, Fig. 8 und 9 der Fig. 6-
ähnliche Ansichten, welche eine andere Festlegung der Lage des Gelenkbolzens zeigen,
-Fig. 10 und 11 den Fig. 6 und 7 ähnliche Ansichten; welche eine weitere Anordnung
zur Lagesicherung des Gelenkbolzens zeigen, wobei Fig. 1 einen Schnitt nach der
Linie 11-11 der Fig. 10 darstellt, Fig. 12 eine Teilansicht im Schnitt und Fig.
13 einen Schnitt nach der Linie 13-13 der Fig. 12 mit einer Anordnung zur Lagesicherung
des
Gelenkbolzens an einer Stelle zwischen seinen Enden, Fig. 14
eine Teilansicht im Schnitt und Fig.15 eine Ansicht im Querschnitt nach der Linie
15-15 der Fig. 14, welche eine weitere Anordnung zur Festlegung der Lage des Gelenkbolzens
zeigt, Fig-. 16 und 17 eine Ansicht von der Seite bzw. im Schnitt nach der Linie
17-17 der Fig. 16 eines für hohe Schubbelastungen abgeänderten Gelenkbolzens, Fig.
18 und 19 Teilansichten im Aufriß und in Draufsicht eines Gelenkes für einen schwingenden
Lenker einer unabhängigen Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug, Fig20 eine Endansicht
eines Bolzengelenkes zur Verwendung in der Bautechnik, Fig. 21 eine Endansicht eines
erweiterten Gelenkes zur Verwendung in der Bautechnik.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten einfachen Form der Gelenkverbindung gemäß
der Erfindung ist der Gelenkbolzen 22 zylindrisch. Das elastische Material 23, beispielsweise
Gummi, ist mit dem Gelenkbolzen festhaftend verbunden und hat teilzylindrische äußere
Auflageflächen 24 und 25, die daher für das Zusammenwirken mit den hohlen entsprechend
ausgebildeten Innenflächen einander gegenüberliegender Lagerkörper 26, 27 geeignet
sind. Der Gummikörper 23 ist mit einander diametral gegenüberliegenden Längsspalten
28 zwischen benachbarten Kanten der Auflageflächen 24 und 25 ausgebildet, deren
Abstand voneinander ausreichend groß ist, um die erforderliche relative Bewegung
zwischen den Lagerkörpern zu ermöglichen. Jeder der Lagerkörper 26 und 27 ist symmetrisch
zu der Linie A-A angeordnet, längs welcher die normale statische Belastung wirkt,:
die das Gelenk aufnehmen soll, da, wie dargestellt, mit Bezug auf den Lagerkörper
26 die radialen Linien B von der Gelenkachse zu den Kanten des Lagerkörpers gleiche
Winkel C mit der Linie A-A einschließen.
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Um die Endlage des Gelenkbolzens zu verbessern, können einer oder
beide Lagerkörper 26, 27 mit einer das jeweils benachbarte Ende des Gelenkbolzens
übergreifenden Verlängerung ausgebildet sein.
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Nach Fig. 3 erstreckt sich eine Endwand 29 vom Lagerkörper 26 quer
zu dem einen Ende des Gelenkbolzens und eine Endwand 30 vom Lagerkörper 27 quer
zum entgegengesetzten Ende- des Gelenkbolzens.
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Die Gummilage 31 ist zwischen den Endwänden 29 und 30 und den- benachbarten
Enden des Gelenkbolzens angeordnet und vorzugsweise mit diesem festhaftend verbunden.
Bei dieser Ausführungsform kann Schub nur in einer Richtung übertragen werden. Schubbelastung
kann z. B. vom Lagerkörper 26 in der Richtung des Pfeiles D auf- den Lagerkörper
27 übertragen werden. Wenn Schub in beiden Richtungen aufgenommen werden soll, ist
es zweckmäßig, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, daß sich Endwände 32 und 33 von jedem
Sitzkörper quer über einem Teil jedes Endes des Gelenkbolzens erstrecken.
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Der Gummi 31 zwischen den Endwänden 32 und 33 und dem benachbarten
Ende des Gelenkbolzens ist mit einer zwischen den gegenüberliegenden längs Kreissehnen
verlaufenden Endwänden 32 und 33 hineinragenden Verlängerung 34 ausgebildet. Die
Verlängerung 34 muß :ausreichend dick sein, um die erforderliche Winkelbewegung
zwischen den Lagerkörpern 26 und 27 und zwischen jedem Lagerkörper und dem Gelenkbolzen
22 zu ermöglichen.
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Gegebenenfalls kann, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt, jedes Ende des Gelenkbolzens
22 von einer parallelen Scheibe 35 durch ein kurzes Kissen in Abstand gehalten werden,
welches bei dem dargestellten Beispiel ein Gummizylinder 36 ist, der sowohl mit
dem Gelenkbolzen 22 als auch mit der Scheibe 35 festhaftend verbunden ist.
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Die Scheibe 35 kann in. axialer Richtung durch den Eingriff ihrerKante
in einerAussparung37 imLagerkörper 27 und winkelig durch die Anlage der Abflachungen
38 an den Kanten der Querausnehmung 39 gehalten werden. Die Scheibe am- entgegengesetzten
Ende des Gelenkbolzens kann in ähnlicher Weise am Lagerkörper 26 verankert werden.
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Statt mit einer Scheibe festhaftend verbunden zu sein, kann das mit
dem Gelenkbolzen festhaftend verbundene Gummikissen 36 mit einem sich verjüngenden
Querschnitt ausgebildet sein, wie bei 40 in Fig. 8 gezeigt, oder eine kegelige Endfläche
41 haben, wie in Fig. 9 gezeigt, die in jedem Fall mit einer entsprechend ausgebildeten
Fläche des Lagerkörpers 27 im Eingriff steht: Schub kann bei den nur für die Aufnahme
von Schub in einer einzigen Richtung ausgebildeten Formen in beidenRichtungen aufgenommen
werden, wenn das Gelenk in ein oder mehrere in axialer Richtung fluchtende Gelenkpaare
unterteilt wird in der Weise, daß die Glieder jedes Paares geeignet sind, Schub
in entgegengesetzten Richtungen aufzunehmen.
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Wenn das elastischeMaterial mitLängsspalten ausgebildet ist, ist es
wünschenswert, Mittel für die Sicherung der Lage des Gelenkbolzens vorzusehen, damit
sich die Spalten in den richtigen Winkellagen in bezug auf die Lagerkörper befinden
und das Gelenk nicht unrichtig zusammengebaut werden kann. Einige der bereits für
das Sichern des Gelefkbolzens in axialer Richtung beschriebenen Mittel sichern diesen
auch in seiner Winkellage. Die Sicherung der Winkellage kann ferner auch auf einer
Vielzahl von anderen Wegen erzielt werden.
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Fg. 10 zeigt einen flachen Ansatz 42, der am Ende des Gelenkbolzens
22 ausgebildet ist und zwischen die längs Kreissehnen verlaufenden Endwände 32 und
33 hineinragt, wie bereits in Verbindung mit Fig. 4 und 5 beschrieben. Die flachen
Seiten dieses Ansatzes können einen Belag 43 aus elastischem Material haben, dessen
Dicke so ausreichend bemessen sein muß, daß die erforderliche Winkelbewegung zugelassen
wird. Wie in Fig. 12 und 13 gezeigt, können die Ansätze 42 durch zwei entgegengesetzte
Abflachungen 44, die durch tiefe Ausnehmungen 45 im- Gelenkbolzen 22 gebildet werden,
ersetzt werden, mit welchen segmentförmige Rippen 46 der Lagerkörper 26, 27 im Eingriff
stehen, wobei der Raum zwischen den Rippen, den Ausnehmungen und Abflachungen durch
elastisches Material 47 ausgefüllt ist.
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Fig. 14 und 15 stellen eine andere Anordnung zur Sicherung der Lage
des Gelenkbolzens in Dreh- und in Axialrichtung dar, die die Aufnahme von Schubbelastungen
in beiden Richtungen ermöglicht. Diese Anordnung ist besonders in den Fällen geeignet,
in denen die Lagerkörper an Teilen vorgesehen sind, die nebeneinanderliegen, die
gleiche Richtung haben und an einem Ende gelenkig miteinander verbunden werden sollen.
Der Gelenkbolzen 22 hat bei dieser Ausführungsform eine halbzylindrische axiale
Verlängerung48, durch die eineSchulter49 gebildet wird. Eine Endwand 50 des Lagerkörpers
des inneren Teiles 51 übergreift das Ende der Schulter 49 und sichert den Bolzen
in axialer Richtung, wobei die längs einer Kreissehne verlaufende Endwand 50 mit
der flachen axialen Fläche 52 zusammenwirkt, um den Bolzen in Drehrichtung zu sichern.
EineEndwand53 desLagerkörpers
des äußeren Teiles 54 übergreift
das Ende der Verlängerung 48 und besteht bei dem dargestellten Beispiel aus einem
Stück mit dem äußeren Teil 54. Zwischen allen einander zugekehrten Flächen befindet
sich eine Gummilage 55 von ausreichender Dicke, um die erforderliche Winkelbewegung
zu ermöglichen. Diese Ausführungsform ist besonders für die unabhängige Radaufhängung
bei Kraftfahrzeugen für die Gelenke der schwingenden Lenker geeignet. Der innere
Teil 51 kann in diesem Fall ein Befestigungsarm zur Befestigung am Fahrzeugrahmen
und der äußere Teil 54 der schwingende Lenker sein.
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Die gewünschte Steifigkeit der Gelenkverbindung in Dreh-, in axialer
und in radialer Richtung kann durch geeignete Bemessung des Rollengelenkes erzielt
werden. Die axiale Steifigkeit in langen Gelenken ist normalerweise hauptsächlich
durch die auf Scherung beanspruchte Fläche des elastischen Materials bedingt, wenn
jedoch eine erhöhte axiale Steifigkeit gefordert wird, kann die Gelenkverbindung
in eine Anzahl axial miteinander fluchtender Gelenke unterteilt werden, von denen
jedes Endwände aufweist, die einen Teil der Enden des Gelenkbolzens übergreifen
und von diesem durch Gummi getrennt sind und Schub in beiden Richtungen aufnehmen
können, oder die Gelenkverbindung kann aus Gelenkpaaren hergestellt werden in der
Weise, daß die Gelenke jedes Paares Schub in entgegengesetzten Richtungen, wie bereits
beschrieben, aufnehmen.
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Wie Fig. 16 und 17 zeigen, kann die axiale Steifigkeit auch durch
eine Reihe in Abstand voneinander vorgesehener Abflachungen 44 in Ausnehmungen 45
des Gelenkbolzens 22 erhöht werden, die mit segmentförmigen Rippen 46 in den Gehäusen
zusammenwirken, wie in Verbindung mit Fig. 12 und 13 für die Sicherung in Drehrichtung
beschrieben. Gegebenenfalls kann der Gelenkbolzen gänzlich in eine Anzahl kürzerer
axial miteinander fluchtender Längenteile unterteilt werden, die voneinander durch
Rippen oder Trennwände getrennt sind, welche an den Lagerkörpern befestigt sind,
wobei Gummi zwischen den Trennwänden und den Enden jeder Länge vorgesehen ist.
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Für ein Gummigelenk gemäß der Erfindung bestehen viele Anwendungsmöglichkeiten.
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Als Beispiel sei das Gelenk des unteren Lenkers einer unabhängigen
Radaufhängung bei Kraftfahrzeugen genannt. Ein solches Gelenk ist oft besonders
stark belastet, wobei die geringstmögliche Drehsteifigkeit erforderlich ist, um
eine Erhöhung des Steifigkeitsgrades der gesamten Aufhängung zu vermeiden, während
eine beträchtliche axiale und radiale Steifigkeit notwendig ist, um die Räder, insbesondere
die Lenkräder; zwangläufig führen zu können.
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Eine Anwendungsform der beschriebenen Art ist in Fig. 18 und 19 dargestellt;
der eine Lagerkörper wird bei dieser Ausführungsform von dem zur Befestigung am
Fahrzeugrahmen dienenden Arm 56 gebildet, während den anderen Lagerkörper der untere
Lenker 57 bildet. Der Gelenkbolzen 22 ist, wie in Fig. 14 und 15 gezeigt, in seiner
Lage gesichert. Die Feder muß so angeordnet sein, daß auch beim Rückfedern eine
Druckbelastung des Gelenkes vorhanden ist, die normalerweise in Richtung der Linie
A-A wirkt.
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Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung besteht beispielsweise
in der Bautechnik als Bolzengelenk, z. B. Dreigelenkbögen und Eisenbeton-Balkenbrücken.
Fig. 20 zeigt ein einfaches Gelenk der erwähnten Art. Die Lagerkörper bilden unbearbeitete
gegossene Befestigungsarme `58; 59. Für lange Gelenkverbindungen kann eineReihe
von axial miteinander fluchtenden Gelenken verwendet werden. Fig. 21 zeigt eine
erweiterte Gelenkverbindung mit zwei parallelen Gelenken oder mit zwei parallelen
Reihen von axial miteinander fluchtenden =Gelenken. Die benachbarten Lagerkörper
61 und 62 sind miteinander durch eine kurze Verstrebung 60 verbunden, alle Lagerkörper
und die Verstrebung 60 sind als Gußstücke ausgebildet und können unbearbeitet bleiben.
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Bei den beiden in Fig. 20 und 21 dargestellten Ausführungsformen können
bei langen Gelenkverbindungen die Rollen in für die Herstellung geeignete Längen
unterteilt werden.