DE1002168B

DE1002168B - Gummimetallbauteil mit Entlastungskerben im Gummi

Info

Publication number: DE1002168B
Application number: DEV5631A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Rinne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-03-27
Filing date: 1953-03-27
Publication date: 1957-02-07
Also published as: CH328176A

Description

Gummimetallbauteil mit Entlastungskerben im Gummi Die Erfindung bezieht sich auf ein Gummimetallbauteil mit Entlastungskerben im Gummi.
Bei einem bekannten rotationssymmetrischen Gummipuffer, bei dem Gummi und Metall nicht festhaftend miteinander verbunden sind, hat der Gummipuffer eine nach außen konkave Umfläche. Dadurch sollen Bewegungen der Auflageflächen gegenüber den Metallteilen bei Verformung des Gummipuffers unter dem Einfluß von Druckbeanspruchungen verhindert werden. Bei zylindrischer Gestaltung würde sich der Gummipuffer unter einer Drucklast tonnenförmig verformen, und die Berührungsflächen mit den Metallteilen würden bestrebt sein, sich gleichfalls nach außen zu vergrößern. Dieses Bestreben zu Bewegungen gegenüber den Metallteilen, der die dort herrschende Reibung mehr oder weniger entgegensteht, führt ziemlich rasch zu Zerstörungen am Gummikörper. Die nach außen konkave Umfläche soll der Relativbewegung entgegenwirken bzw. eine solche tunlichst verhindern.
Es wurde weiterhin bei ähnlich gestalteten Gummimetallbauteilen mit Entlastungskerben im Gummi vorgeschlagen, besondere schrumpfende Gummimischungen zu verwenden oder den für den Aufbau des Gummimetallbauteiles vorgesehenen Gummikörper zuvor auszuvulkanisieren, so daß sich der Gummikörper in unbelastetem Zustand in jedem Falle unter Vorspannung befindet, die unter dem Einfluß der Belastung erst wieder aufgehoben werden muß.
Bei z. B. normalen Keillagern ergaben Dauerprüfungen mit 5 mm Vorspannung und + 4 mm Wegwechsel bei 300 Hüben/Min. eine Bruchlastwechselzahl von 150 000. Aber selbst Keillager, die festigkeitsmäßig durch Anwendung von Entlastungskerben im Gummi in der Nähe der Haftfläche günstiger gestaltet wurden, genügen unter den geschilderten Bedingungen den Anforderungen im praktischen Betrieb nicht, obwohl sie bei gleichen Prüfvoraussetzungen eine Bruchlastwechselzahl von 1250 000 aufwiesen. Anlaß zu den Versuchen gaben Keillager, die bei Heckmotoren eine schnelle Zerstörung aufwiesen. Neben Beanspruchungen durch die Motorlast und das Drehmoment traten auch zusätzliche Beanspruchungen durch Längsschübe von, seiten der Kardanwelle her und andererseits auch solche aus Drehzahlabfällen bis zur Resonanz herrührende Beanspruchungen auf.
Bei komplizierten Lagerkörpern, wie sie z. B. Keillager darstellen, hat sich gezeigt, daß in den Randzonen des Gummikörpers ein Gummivolumen vorhanden ist, das der freien Verformung des Gummikörpers unter Belastung gleichsam im Wege ist. Dieses Gummivolumen muß bei der Verformung des Gummikörpers sozusagen weggeschoben werden, wobei es selbst an der Aufnahme der Last praktisch unbeteiligt ist. Dies hat zur Folge, daß für dieses Gummivolumen eine Erhöhung der zu leistenden Walkarbeit eintritt und andererseits ein mit Entlastungskerben üblicher Art versehener Gummikörper zur Faltenbildung am Grund der Entlastungskerben neigt, was zu Rißbildungen und dann in kurzer Zeit zum Bruch führt.
Die Erfindung geht von einem Gummikörper mit Entlastungskerben aus, der in unbelastetem Zustand keine Vorspannung aufweist, und will durch Beseitigung des in gewissem Sinne toten Gummivolumens die Bruchfestigkeit des Gummimetallbauteiles wesentlich erhöhen bzw. um ein Vielfaches heraufsetzen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Entlastungskerben durch Abtragen der im belasteten Zustand des Gummis auftretenden Quellungen erzeugt sind.
Man kann dieses Abtragen auf einfache Weise bewerkstelligen, indem die aus der in unibelastetem Zustand ebenen Randzonenfläche des Gummis zwischen den benachbarten Metallteilrändern bei Belastung vorquellenden Stellen, also insbeson@dlere die an den besonders beanspruchten Teilen nahezu parallel der Haftfläche hinausgestülpten und geradezu eine scharfe Schneide bildenden Stellen, im belasteten Zustand des Bauteiles bis herab auf eine ebene Fläche entlang dem Metallteil abgeschliffen werden. Es ergeben sich dann nach Aufhebung der Belastung Kerben unerwarteter charakteristischer Gestaltung mit einer tiefen Senkung in der Nähe der Punkte, an denen zuvor die Bruchstellen aufgetreten sind, d. h. an den ungünstiger Beanspruchung unterliegenden Stellen, vor allem in den Randzonen des Gummikörpers.
Ein so hergestelltes Keillager, bei dem die unter dem Einfluß der normalen Verformung im Gummikörper auftretenden Quellungen durch im unbelasteten Zustand des Gummikörpers sich abzeichnende Einsenkungen nach Lage und Tiefe vorkompensiert sind, zeigte an den bisher kritischen Punkten des Lagers keinerlei Bruchneigung mehr. Die unter gleichen, vorstehend angegebenen Prüfbedingungen ermittelte Bruchlastwechselzahl betrug bei dem Lager gemäß der Erfindung 2 500 000.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Gummimetallbauteiles in Form eines als Keillager ausgebildeten Lagerkörpers gemäß der Erfindung veranschaulicht im Vergleich mit einem bekannten Lagerkörper. Es zeigen Fig. 1 bis 3 einen Lagerkörper bekannter Ausbildung in Frontansicht, Draufsicht und Seitenansicht, Fig. 4 einen Lagerkörper mit einem Gummimetallbauteil nach der Erfindung im Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 5, Fig. 5 eine Schnittdarstellung nach Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 einen Teilschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 4.
In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen.
1 und 2 sind die Metallteile des Lagerkörpers, 3 ist der angehaftete Gummikörper des Keillagers, der bei 4 einen Hohlraum aufweist. In der linken Hälfte der Fig. 1 sind im Gummikörper 3 die Linien des mutmaßlichen Spannungsverlaufes angedeutet. Sie häufen sich, wie ersichtlich, in der Nähe der Stelle 5, an der bei Belastungen Brüche in der Haftfläche auftraten. Die Stellen 5 sind mithin die Stellen der größten Beanspruchungen, an denen dann an den seitlichen Längskanten bei Belastung nahezu parallel der Haftfläche sich z. B. scharfe Schneiden aus dem Gummi hinausstülpen, wie eine solche durch die gestrichelte Linie 6 in der rechten Hälfte der Fig. 3 angedeutet ist. Die Bauteile sind in Fig. 1 bis 5 in unbelastetem Zustand dargestellt.
Wie die Fig. 5 und 6 deutlich erkennen lassen, zeichnen sich in den Randzonen nach dem Abtragen der Quellungen unter Belastung und Aufhebung derselben im Gummi 3 charakteristische, besonders an den Stellen 5 (Fig. 1) nicht voraussehbare Einsenkungen 6' ab. Diese Einsenkungen 6' beginnen bei 7 (Fig. 5) unmittelbar an den Kanten der Metallkörper 1, 2.
An Stelle eines Abtragens der Duellungen z. B. im Wege des eingangs erwähnten Abschleifens etwa mit Hilfe einer profilierten Schleifscheibe können die Entlastungskerben im Gummi auch durch Erhebungen im formgebenden Werkzeug gebildet werden. Die Form und Lage der Entlastungskerben kann dabei demnach z. B. durch die Anordnung von entgegengesetzt geformten Erhebungen am formgebenden Werkzeug im voraus festgelegt werden, die praktisch den durch Abschleifen erzeugten Kerben entsprechen. Bei der Ausformung des Gummikörpers in einer entsprechend vorbereiteten Form bilden sich dann die erfindungsgemäßen Senken bzw. Entlastungskerben, welche die im belasteten Zustand auftretenden Duellungen nach Lage und Tiefe kompensieren. Das so hergestellte Gummimetallbauteil hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Gummihaut an keiner Stelle der Außenfläche des Gummikörpers angegriffen zu werden braucht. In der Regel erfolgt dann dabei auch die Formung des Gummikörpers in einem Arbeitsgang mit der Herstellung einer Haftverbindung mit den zugehörigen Metallteilen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gummimetallbauteil mit Entlastungskerben im Gummi, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungskerben (6@ durch Abtragen der im belasteten Zustand des Gummis auftretenden Quellungen (6) erzeugt sind.
2. Gummimetallbauteil mit Entlastungskerben im Gummi, die durch Erhebungen im formgebenden Werkzeug gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen praktisch den nach Anspruch 1 erzeugten Kerben entsprechen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 668987; französische Patentschriften Nr. 568 280, 762 631.