DE1008964B

DE1008964B - Elastisches Gummi-Metallager

Info

Publication number: DE1008964B
Application number: DEV4780A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walther Rinne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-07-21
Filing date: 1952-07-21
Publication date: 1957-05-23

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf elastische Gummi Metallager für die Schwingungsbekämpfung oder sonstige Abfederungsaufgaben, bei denen zwischen festen Teilen geklebtes oder gehaftetes elastisches Material vorgesehen ist, dessen Querschnitt im wesentlichen auf Schub und Zug oder eine Kombination beansprucht wird.

Bei derartigen Lagern zeigt es sich, daß das elastische Material an den Haftkanten infolge der hohen Beanspruchung zu Ablöseerscheinungen neigt. Es mußte daher entweder mit den Beanspruchungen zurückgegangen werden, oder es wurden Abmessungen erforderlich, die in der Regel nicht mehr tragbar waren. Auch der Gedanke, das elastische Material an den Haftkanten durch Vergrößerung der Haftfiächen gegenüber den mittleren beanspruchten Querschnitten zu vergrößern, führte nicht zum Ziel bzw. läßt sich in einer Reihe, von Fällen nur beschränkt anwenden.

Es ist zwar bekannt, das elastische Material eines solchen Lagers mit Ausnehmungen zu versehen, um die innerhalb des Materials auftretenden Schrumpfspannungen zu beseitigen, die vom Vulkanisationsvorgang herrühren. Mit dieser bekannten Anordnung können jedoch die infolge der Belastung auftretenden Spannungen nicht beseitigt werden, da diese Spannungen das elastische Material in ganz anderer Weise beanspruchen als die erwähnten Schrumpfspannungen.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, bei im wesentlichen auf Schub oder einer Kombination von Druck/Zug und Biegung beanspruchten Lagern die Entlastung der Haftkanten von den hohen zugeordneten Spannungen, die sich unter anderem als Zugspannungen auswirken, ohne zusätzlichen Bauaufwand in einfacher Weise durchzuführen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß diejenigen zugeordneten Spannungen zerstörend auf das Lager wirken, welche in erster Linie von den Haftkanten unmittelbar oder in ihrer Nähe ausgehen. Werden die Haftflächen solcher Lager unter den Betriebsbedingungen verschoben, so treten die Haupt-Zugspannungen unter ganz bestimmten Winkeln zur Haftfläche auf, und zwar in der Regel in einer Größenordnung von 45 bis 30°.

Es wurde nun gefunden, daß im Bereich der Haftkanten die Hauptzugspannungsrichtung bei Beginn der Beanspruchung innerhalb des elastischen Materials etwa unter 45° verläuft. Die Dehnung in diesem Anfangszustand der Belastung des Lagers ist zunächst etwa 0%. Bei einer Verschiebung der Haftflächen im Sinne einer Belastung und damit einer zunehmenden Neigung der Hauptzug-Spannungsrichtung bis etwa einem Winkel von 38° zur Haftfläche beträgt die schädliche zugeordnete Spannung, d. h. Dehnung, bereits 28%. Dies entspricht etwa einer Verschiebung Elastisches Gummi-Metallager

Anmelder:
Clemens A. Voigt, Höhr-Grenzhausen

Dipl.-Ing. Walther Rinne, Höhr-Grenzhausen,
ist als Erfinder genannt worden

der Haftflächen des Lagers um die halbe Lagerhöhe. Erfolgt eine weitere Verschiebung der Haftflächen um die volle Lagerhöhe, dann ist die Dehnung bereits auf 62% angestiegen, und die Hauptzug-SpannungST richtung würde jetzt etwa unter einem Winkel von 32° verlaufen. Diese Verhältnisse lassen erkennen, daß innerhalb eines ganz bestimmten Bereiches von etwa 45 bis 30° je nach Verschiebung der Haftflächen die zugeordneten Spannungen von den Haftkanten ausgehen. Es ist Aufgabe der Erfindung, für den Abbau dieser Spannungen zu sorgen.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß im Bereich der Haftkanten unter einem Winkel zwischen 40 und 60° zur Haftfläche besondere Ausnehmungen, gegebenenfalls in Form von Bohrungen vorgesehen sind, deren senkrechter Abstand von den Haftflächen V₁₀ bis V₃ der senkrechten Höhe des elastischen Materials zwischen den Haftflächen betragen.

Hierdurch gelingt es, die von den Haftkanten ausgehenden Hauptzugspannungen innerhalb des Bereiches der Ausnehmungen schon vor den Haftkanten in Richtung der Haftfläche und in Richtung der äußeren Begrenzungsebene des elastischen Materials umzulenken bzw. zu unterbrechen, so daß sich diese Spannungen auf die Haftkanten unmittelbar oder in ihrer Nähe nicht mehr auswirken können. Es ist ein auffallender Abbau dieser Spannungen in diesem Bereich festzustellen.

Es ist also möglich, Lager nach der Erfindung entweder in ihren Abmessungen wesentlich kleiner zu gestalten bei bisher gleichen Belastungen, oder es gelingt, mit den bisher üblichen Abmessungen derartige Lager wesentlich höher zu beanspruchen. Insbesondere ist es möglich, die statische und dynamische Dauerbelastung solcher Lager erheblich heraufzusetzen. Es spielt für die Erfindung keine Rolle, ob es sich um einfache auf Schub beanspruchte Lagerelemente handelt oder ob sie noch zusätzlich weiteren Beanspruchungsrichtungen, d. h. Druckbeanspruchungen oder

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einer Kombination derartiger Beanspruchungen unterworfen werden.

Falls das Lagerelement eine Gestalt hat, bei der nach der Belastung die von den Haftkanten ausgehenden Hauptzugspannungen mit der die gegenüberliegenden Haftkanten verbindenden Diagonale annähernd zusammenfallen, so kann man an Stelle der in der Nähe der auf Zug beanspruchten Haftkanten liegenden Ausnehmungen eine einzige Ausnehmung vorsehen, die etwa in der Mitte der die Haftkanten verbindenden Diagonale liegt. Dies würde auch sinngemäß für Lager gelten, die in beiden Achsrichtungen beansprucht werden.

Wie im einzelnen die Erfindung ausführbar ist, zeigen mit den für sie wesentlichen Teilen die Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen, und zwar

Fig. 1 und 3 Ausführunesbeispiele in unbelastetem Zustand, .

Fig. 2 und 4 die gleichen Lager in belastetem Zustand.

Das Lager nach der Erfindung kann, wie dies die Figuren zeigen, ein einfaches Gummi-Metallbauteil sein, bei dem zwischen den festen Teilen 1 und 2 mit z. B. annähernd ebenen Begrenzungsflächen über die Haftflächen 3 das elastische Material 4 durch einen Kleb- oder Haftvorgang befestigt ist. Über die Anschlußstellen 5 kann das Lager eingebaut werden, und es soll im wesentlichen in Pfeilrichtung 6 beansprucht werden. Es ist selbstverständlich möglich, das elastische Material 4 noch zusätzlich in der einen oder anderen Richtung zu beanspruchen. Wird jedoch das Lager in Pfeilrichtung 6 beansprucht, wobei sich die Teile 1 und 2, wie Fig. 2 zeigt, verschieben, dann treten im Bereich der Haftkanten 7 erhebliche zugeordnete Zugspannungen auf, die dazu führen, daß an diesen Haftkanten sich das elastische Material abzulösen beginnt.

Um diesen Ablösevorgang zu unterbinden bzw. wesentlich zu verringern, sind in der Nähe dieser Haftkanten 7 Ausnehmungen 8, gegebenenfalls in Form von Bohrungen im elastischen Material 4 vorgesehen. Diese Ausnehmungen 8 verlaufen senkrecht zur Richtung der abzufedernden Kräfte und parallel zu den Haftflächen und werden so in der Nähe der auf Zug beanspruchten Haftkanten 7 angeordnet, daß sie unter einem Winkel zwischen 40 und 60°, beispielsweise 00 52° zur Haftfläche liegen. Der Durchmesser und der senkrechte Abstand dieser Ausnehmungen von den Haftflächen 3 wird dabei so ausgeführt, daß diese zwischen V₁₀ und V₃ der Gesamthöhe h des elastischen Materials liegen.

Im unbelasteten bzw. nur gering belasteten Zustand verläuft die Hauptzugspannungsrichtung 9 unter einem Winkel von 45° zur Haftfläche 3 bei einer praktischen Dehnung von etwa O°/o. Sobald die Beanspruchung 6 das Lager entsprechend der Fig. 2 verformt, ändert sich die Hauptzugspannungsrichtung 9, und die zugeordnete schädliche Spannung innerhalb des elastischen Materials 4 nimmt bei einer Verschiebung der Teile 1 und 2 um die Lagerhöhe h große Werte an. Die Ausnehmungen 8 bewirken nun, daß der Abbau der Spannungen in Richtung der Haftfläche 3 und in Richtung der äußeren Begrenzungsebene 10 des elastischen Materials 4 in Pfeilrichtung eine fühlbare Entlastung der Haftkanten bewirkt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Lagerausführung verlaufen nach der Verschiebung der Haftflächen die von den Haftkanten 11 und 12 ausgehenden Hauptzugspannungen in Richtung der Verbindungslinie 11-12. In diesem Falle kann an Stelle der beiden Ausnehmungen gegebenenfalls eine einzige größere Ausnehmung treten, die vorzugsweise in der Mitte der Verbindungslinie liegt. Man kann dieser Ausnehmung einen etwa elliptischen Querschnitt geben. Im ungespannten Zustand liegt der kleine Durchmesser der Ellipse vorzugsweise in Richtung der Verbindungslinie 11-12; mit zunehmender Last verformt sich die Ausnehmung in Richtung der Linie 11-12, so daß nach entsprechender Verschiebung der größere Ellipsendurchmesser auf der Verbindungslinie liegt (Fig. 4).

Für ein Lager mit annähernd gleicher Länge und Höhe ist die Ausführung mit einer Ausnehmung in der Mitte für Beanspruchungen in beiden Richtungen verwendbar.

Die Erfindung kann auch unter anderem bei rasch wechselnden Drehmomentübertragungen Anwendung finden, wobei solche Kupplungen oder Gelenke gegebenenfalls aus segmentartig ausgeführten Einzelunterteilungen bzw. Einlagen bestehen können, deren beanspruchte Querschnitte an den Haftkanten die Ausnehmungen 8 aufweisen, wobei die Metallteile 1, 2, in Umfangsrichtung vorzugsweise unterteilt, in besonderen Gehäuseteilen angeordnet sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elastisches Gummi-Metallager, das im wesentlichen auf Scherung, gegebenenfalls in Kombination mit Druck/Zug und Biegung beansprucht wird und dessen Gummiteil Ausnehmungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8) senkrecht zur Richtung der abzufedernden Kräfte und parallel zu den Haftflächen verlaufen und in der Nähe der auf Zug beanspruchten Haftkanten in einem Winkelbereich zwischen 40 und 60° zur Haftfläche angeordnet sind.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8) die Form von durchgehenden Bohrungen haben, deren Durchmesser und senkrechter Abstand von den Haftflächen V₁₀ bis V₃ der Höhe Qi) des Gummiteils (4) betragen.

3. Lager nach Anspruch 1, bei dem die Hauptzugspannungen, die von den gegenüberliegenden Haftkanten ausgehen, mit der diese verbindenden Diagonale annähernd zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine einzige Ausnehmung etwa in der Mitte der Diagonale vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 210 639, 621;

österreichische Patentschrift Nr. 154 034.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen