DE2257340A1

DE2257340A1 - Gleitlagerschale

Info

Publication number: DE2257340A1
Application number: DE2257340A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Saito
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1971-11-24
Filing date: 1972-11-22
Publication date: 1973-06-20
Also published as: GB1387726A; FR2162838A5

Description

PATENTANWALTSBÜRO TlEDTKE - B'ÜHLING - KlNNE

TEL. (0811) 539653-58 TELEXi 524M5 »pat CABLE ADDRESS: Germaniapitsnt München 2 2 5 7 3 Λ· Ο

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8000 München 2 Bavariarlng4 2 2. November 1972

Postfach 202403

Nissan Motor Company, Limited Yokohama City (Japan)

Gleitlagerschale

Die Erfindung betrifft eine Gleitlagerschale. Es handelt sich hierbei um eine Gleitlagerschale, die besonders für den Einsatz bei hoher Beanspruchung geeignet ist.

Eine Gleitlagerschale oder Federbuchse besteht im allgemeinen aus einer rohrförmigen innenliegenden Metallhülse, einem elastischen Element aus Gummi oder nachgiebigem Kunststoff, wobei das Element an dem Aufienumfärig der innenliegenden Metallhülse satt anliegt, und aus einem äußeren Metallgehäuse, in das das elastische Element zusammen mit der innenliegenden Meta.llhülse preßsitzartig eingedrückt ist. vVenn die derartige Lagerschale oder

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Federbuchse für hohe Beansoruchungen wie z.B. bei einem Federungsgestänge eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, ist es wichtig, daß die Lagerschale eine genügende Steifigkeit in axialer Richtung und in Richtungen quer hierzu sowie eine ausreichende Federkraft besitzt, um eine Winkelablenkung der Lagerschale zu ermöglichen. Das ausreichende Federungsvermögen der Lagerschale kann durch die Verwendung eines elastischen Elementes erreicht werden, das eine erhöhte Dicke besitzt. Die derart ausgebildete Lagerschale ist besonders für Zwecke der Stoßdämpfung vorteilhaft. Die erhöhte Dicke des elastischen Elementes hat jedoch eine Verschlechterung der steifigkeit der Lagerschale in axialer Richtung und in den Richtungen quer hierzu sowie eine erhöhte Neigung zur Rückdrehung des elastischen Elementes zur Folge, besonders wenn die Lagerschale einer Verdrehungseinwirkung von beträchtlichem Ausmaß unterliegt. Wenn außerdem das elastische Element wie gewöhnlich sowohl an der Innenfläche des äußeren Metallgehäuses als auch an der Außenfläche der innenliegenden Metallhiilse anliegt, findet nicht nur eine Begrenzung hinsichtlich des Betrages des Verdrehungswinkels statt, sondern es wird auch, wenn das elastische Element einer Verdrehbewegung über einen großen Winkel ausgesetzt wird, durch das elastische Mement dem Federungsgeatinge ein erhöhtes Rückkehrmoment erteilt. Wenn ferner die herkömmliche Ausführungsform der Gleitlagerschale ein ela-

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stiech.es Element mit einer Dicke aufweist, die es der Lagerschale ermöglicht, um einen annehmbaren Winkel verdreht zu werden, so ist beim Einwirken einer seitlichen Kraft auf die Lagerschale ein beträchtliches Nachgeben derselben gegeben, wodurch die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeuges beeinträchtigt wird. Es wurden daher Versuche angestellt, Gleitlagerschalen zur Verfügung zu stellen, bei denen diese Mißstände behoben sind. In der Praxis hat sich jedoch keine derselben als erfolgreich erwiesen.

Aufgabe der Erfindung'ist es daher, eine verbesserte Gleitlagerschäle oder Federbuchse vorzuschlagen, die geeignet ist, eine ausreichende Steifigkeit in axialer Richtung der Lagerschale und in den Richtungen quer zur axialen Richtung sowie zugleich ein hinreichendes Federungsvermögen für eine angemessene Winkelablenkung zu gewährleisten, _#die außerdem geeignet ist, den Querlenker um einen erhöhten Winkel zurückzuführen, die ferner frei von. einer in anderer Weise aufgebrachten Gegenkraft ist und demgemäß den Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs erhöht und die außerdem eine erhöhte Steifigkeit in ihrer Querrichtung zur Verbesserung der Fahrsicherheit des-Kraftfahrzeugs aufweist, '

Diese Aufgabe wird e:rfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine rohrförmige innenliegende Metallhülse und ein

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elastisches Element vorgesehen sind, wobei das elastische Element an dem Außenumfang der innenllegenden Metallhülse satt anlieft und einen äußeren Umfangsmantel aufweist, der von den axialen Enden heraxial einwärts verjüngt ist, und daß ein äußeres Metallgehäuse vorgesehen ist, das eine darin ausgebildete, vonden Enden her mit dem äußeren Umfangsmantel des elastischen Elementes übereinstimmende einwärts abgeschrägte axiale Ausdrehung aufweist und das mit dem elastischen Element durch die axiale Ausdrehung schwalbenschwanzförmig verbunden ist.

Durch diese Ausbildung der Lagerschale oder Federbuchse wird der Vorteil erzielt, daß die Fahrsicherheit und der Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs bedeutsam erhöht sind, daß die Nachgiebigkeit der Bereifung in der Längsrichtung des Wagens verbessert ist, wodurch die Geräusche der Bereifung abgeschwächt sind, daß die Lagerschale besonders fürdie Verwendung bei hohen Beanspruchungen geeignet ist und daß darüber hinaus der Aufbau der Lagerschale einfach ist und dadurch eine wirtschaftliche Herstellung derselbenermoglicht.

Das elastische Element kann in vorteilhafter Weise aus im wesentlichen symmetrischen Hälften mit kegelförmig ausgebildetem Außenumfang bestehen, wobei die verjüngten Enden aneinander anliegen. In diesem Fall kann die innen-

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liegende Metallhülse ebenfalls in im wesentlichen symmetrische Hälften geteilt sein, die in entsprechender Weise mit der Innenfläche der Hälften des elastischen Elementes verbunden sind. Um eine Schmierung zwischen dem elastisehen Element und dem äußeren Metallgehäuse zu erreichen, kann das elastische Element in seiner äußeren Umfangswandung mit einer Vielzahl von Ausnehmungen versehen sein, die beim Endaufbau mit einem Gleitmittel gefüllt werden.

Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung gegenüber herkömmlichen Ausführungsarten werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung deutlich. Es zeigt

Fig. 1-3 Ansichten im Längsschnitt verschiedener bekannter Gleitlagerschalen;

Pig. 4- - eine Längsansicht einer bevorzugten .Ausführungsfarm einer Gleitlagerscliale oder Federbuchse gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Ansicht im Längsschnitt eines Metallgehäuses, das ein Teil der Ausführungsform gemäß Fig. 4- bildet;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich wie Fig. 5 einer abgewandelten Form des äußeren Metallgehäuses, das bei einer Gleitlagerschale gemäß der / Erfindung verwendbar ist;

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Fig. 7 eine Ansicht im Lingsschnitt einer abgewandelten Anordnung der Bauteile der innenliegenden Metallhülse und des elastischen Elementes der Lagerschale gemäß der Erfindung;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der zusammengebauten Lagerschale gemäß der Erfindung; und

Fig. 9 eine schematische Ansicht im Schnitt einer Anordnung, in der die in Fig. 4 dargestellte Lagerschale als Teil eines Federungsgestinges bei einem Kraftfahrzeug verwendet ist.

Bevor in die Beschreibung der Ausführungsformen der Gleitlagerschalen gemäß der Erfindung eingetreten wird, werden die Nachteile diskutiert, die herkömmlichen Gleitlagerschalen anhaften, von denen typische Beispiele in den Fig. 1 bis 3 dargestellt sind.

Die Lagerschale mit einem typischen bekannten Aufbau gemäß Fig. 1 umfaßt eine rohrförmige innenliegende Metallhülse 10, ein gerades rohrfö'rmiges Gummibauteil 12, das an dem Außenumfang der innenliegenden Metallhülse anliegt, und ein rohrförmiges äußeres Metallgehäuse 14-, in das das

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Gmnmielement 12 preßsitzartig hineingedrückt ist. Das äußere Metallgehäuse 14- ist mechanisch an dem Gummielement 12 befestigt oder mit dem Außenumfang des Gummielementes 12 verbunden, so daß das Gummielement im Bndaufbau unter radialem Druck steht. Um ein ausreichendes Federungsvermögen und demgemäß eine hinreichende Winkelablenkung zu erreichen, weist das Gummielement 12 eine beträchtliche Dicke auf, wie zuvor angedeutet ist. Mit zunehmender Dicke des Gummielementes 12 ist eine abnehmende mechanische Steifheit in axialer Richtung der Lagerschale und in den Richtungen quer zur axialen Richtung verbunden. Die .Lagerschale mit dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau hat sich im modernen Schwerbetrieb als ziemlich mangelhaft erwiesen, um den hohen Belastungen im Betrieb zu widerstehen. Um derartige Mängel zu beheben, ist eine Lagerschale mit dem Aufbau gemäß Fig. 2 vorgeschlagen worden. Diese abgewandelte Lagerschale sieht ein äußeres Metallgehäuse 14- vor, das wenigstens einen an seinem Ende ausgebildeten Flansch 14a aufweist; ferner ist ein Gummielement 12 mit einem ringförmigen Ansatz oder Flansch 12a vorgesehen, der in enger Berührung mit einer axialen Außenfläche des Flansches 14-a steht, wodurch eine auf die Lagerschale· in Richtung deren Achse einwirkende Last von den Flanschen 12a und 14-a aufgenommen wird. Eine andere abgeänderte Lagerschale verwendet eine innenliegende Metallhülse 10 mit einem Flansch 10a zusätzlich zu dem äußeren Metallgehäuse

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14 und Gummielement 12 rait Flanschen 14a bzw. 12a, wie Fig. 3 zeigt. Der Flansch 12a des Gummielementes 12 ist zwischen die Flansche 10a und 14a der innenliegenden Metallhülse bzw. des äußeren Metallgehäuses fest eingefügt, um dadurch die Steifigkeit der Lagerschale in ihrer axialen Richtung zu verbessern. Um eine erhöhte Steifigkeit in den Richtungen quer zur axialen Richtung zu erlangen, ,weist das Gummielement12 im Bereich dessen rohrförmigen Teils eine verminderte Dicke auf, wie durch die Ziffer 12b in Fig. 3 angedeutet ist. Die derart erhöhte Festigkeit der Lagerschale in axialer Richtung und in den Richtungen quer hierzu verursacht die Unfähigkeit der Lagerschale, eine Winkelablenkung in gewünschtem Maß zu ermöglichen, wie zuvor dargelegt ist. Wo die Lagerschalen mit dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Aufbau als stoßdämpfende Gestänge bei Kraftfahrzeug-Aufhängungen verwendet werden, in denen.die Lagerschalen einer beträchtlichen Winkelablenkung dienen sollen, um Uberbelastungen in verschiedenen Richtungen zu widerstehen und um au dem uahrkomfort des Kraftfahrzeugs beizutragen, ist der Schwerpunkt mehr auf das Federungsvermögen der Lagerschalen als auf deren Steifigkeit verlegt worden, was zur Folge hat, daß gewöhnlich Gummielemente mit erhöhter Dicke zu ungunsten der Winkelablenkung der Lagerschalen verwendet werden. Die wechselseitig sich widersprechenden Anforderungen hinsichtlich einer genügenden mechanischen Steifigkeit

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der Lager-schalen in verschiedenen Richtungen und hinsichtlich einer hinreichenden Winkelablenkung der Lagerschalen sind in vorteilhafter Weise in der nachfolgend erläuterten Lagerschale gelöst.

Fig. 4- zeigt eine bevorzugte Ausfüh-rungsform der Gleitlagerschale oder Federbuchse gemäß der Erfindung. Die Lagerschale besteht aus einer rohrförmigen innenliegenden Metallhülse 16 mit gezahnten oder geriffelten Enden 16a und 16b und aus einem elastischen Element 18, das an dem Außenumfang der innenliegenden Metallhülse 16 anliegt. Das elastische Element 18 ist aus Gummi oder nachgiebigem Kunststoff hergestellt und weist eine außenliegende Umfangswand auf, die sich von ihren Enden aus axial einwärts verjüngt. Das elastische Element 18 kann einstückig s-ein oder - wie dargestellt - aus im wesentlichen symmetrischen kegelförmigen Hälften 18a und 18b bestehen, die mit ihren verjüngten -^nden aneinander anliegen._yDie Lagerschale besteht ferner aus einem äußeren Metallgehäuse 20, das eine axiale Ausdrehung 20a aufweist. Die Ausdrehung verläuft-von den Enden aus in Übereinstimmung mit dem kegelförmigen Außenmantel des elastischen Elementes 18 in axialer Richtung einwärts abgeschrägt. Das elastische Element 18 besitzt vorzugsweise in seinem Außenmantel eine Vielzahl von Aussparungen 22, in die nach dem Zusammenbau der Lagerschale ein Gleitmittel eingebracht wird. . ,

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Das äußere Metallgehäuse 20 kann durch spanabhebende Bearbeitung aus einem Rundstab, wodurch die gegenläufig abgeschrägte Ausdrehung 20a - wie in Fig. 5 dargestellt ist - erzeugt wird, oder durch Pressen eines Hohlzylinders hergestellt sein, so daß sich der Zylinder in seiner Gesamtheit in seinem axialen Mittelbereich verengt, wodurch der gegenläufig abgeschrägte Zylinder 20a - wie in Fig. 6 dargestellt ist - ei*zeugt wird.

Wenn das elastische Element 18 wie zuvor erwähnt in zwei symmetrische Hälften 18a und 18b aufgeteilt ist, kann die innenliegende Metallhülse 16 ebenfalls in symmetrische Hälften 16c und 16d geteilt werden, die in entsprechender Weine mit den Hälften 18a und 18b des elastischen Elementes 18 verbunden werden, wie an einem Teil in Fig. 7 dargestellt ist. Die aus den Hälften der innenliegenden Metallhülse 16 und dem elastischen Element 18 gebildeten Teile werden zugleich mit Preßsitz in das äußere Metallgehäuse 20 eingedrückt, was in Fig. 8 dargestellt ist.

Die Gleitlagerschale oder Federbuchse gemäß der Erfindung ist in der Weise aufgebaut, daß die Steifigkeit der Buchse in den Richtungen quer zur axialen Richtung im Vergleich zu derjenigen von älteren Ausfuhrungsformen der Buchse wegen der Ausbildung des elastischen Elementes 18 mehrfach erhöht ist, da das Element 18 eine in Richtung

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auf den axialen Mittelbereich verminderte Dicke aufweist. Wenn das elastische Element 18 darüber hinaus eine vergrößerte Dicke in seinen Endbereichen besitzt, wird eine ausreichende Federkraft erreicht, wodurch eine zufriedenstellende Winkelablenkung ermöglicht wird.. Wenn das Gleitmittel in den Ausnehmungen 22 eingeschlossen ist, die durch das darüberliegende äußere Metallgehäuse 20 abgedeckt sind, wird das Gleitmittel an allen Berührungsflächen zwischen dem elastischen Element 18 und dem äußeren Metallgehäuse 20 verteilt, so daß die innenliegende Metallhülse 16 und das elastische Element 18 einer verminderten Verwindungswirkung unterworfen sind, wenn die Lagerschale während des Betriebes zu einem Verwinden um ~ ihre Achse gezwungen ist. Die .Steifigkeit der Lagerschale in axialer Richtung ist aufgrund der vorgesehenen kegelförmigen Abschnitte des elastischen Elementes 18 außerdem um einen,gewissen Betrag erhöht, wobei eine auf die Lagerschale aufgebrachte Last von den-kegelstumpfförmigen Wänden des elastischen Elementes 18 aufgenommen wird.

Fig. 9 zeigt eine beispielsweise Anwendung der erfindungsgemäßen Lagerschale. In der dargestellten Anordnung ist die Lagerschale als Teil eines Gestänges eines Federungssystems bei einem Kraftfahrzeug verwendet. Das Gestänge des Federungssystems ist hierbei beispielsweise als Versteifung dargestellt, wie sie gewöhnlich für ein

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vorderes Federungssystem bei einem Kraftfahrzeug benutzt wird. Das Federungsgestange besteht daher aus einem mit dem Fahrzeugaufbau (nicht dargestellt) verschraubten Federungskörper 24, der die in ihrer Gesamtheit mit der Ziffer 26 bezeichnete Lagerschale trägt. Ferner besteht das Federungsgestänge aus einem Querlenker 28, dessen eines Ende an dem Federungskörper 24 durch die Lagerschale 26 verdrehbar angelenkt ist und dessen anderes Ende mit einer Verstrebungsanordnung (nicht dargestellt) über eine Kugel- und Muffenverbindung 30 verbunden ist. Die Kugel- und Muffenverbindung 30 ist wie gewöhnlich über einen Vorderachsschenkelträger 34 mit dem Fahrzeugrad 32 verbunden. Eine Druckstange 36 ist mit einem Ende mit dem querlenker 28 verbunden und mit 'dem anderen Ende am Rahmenwerk 38 des Fahrzeugkörpers angelenkt, um dadurch eine erhöhte Steifigkeit in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs zu,erreichen. Der querlenker 28 unterliegt in Abhängigkeit von der Federung des Fahrzeugrades 32 bei der Vorwärtsbewegung des Fährzeugkörpers einer Ablenkung um den Winkel Θ. Diese Winkelablenkung θ wird durch die Ablenkung der verdrehbaren Lagerschale 28 entsprechend der Erfindung aufgefangen, wohingegen die Festigkeit in der Richtung P quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs auf ein hinreichend hohes Maß durch die Steifigkeit der Lagerschale in der Richtung quer zur axialen Richtung aufrechterhalten ist. Versuche, bei denen die erfindungsgemäße

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Lagerschale bei einem Federung'sgestänge der dargestellten Ausfuhrungsform verwendet worden ist, haben gezeigt, daß das elastische Element 18 der Lagerschale in einem Winkel von zwei bis sieben Grad abgeschrägt sein soll. Die Ausführungsform der. Lagerechale gemäß Fig. 9 stellt lediglich ein Beispiel dar, so daß für die Lagerschale gemäß der Erfindung verschiedene andere Ausführungsformen mit ausgezeichneten Ergebnissen gefunden werden können.

Aus der vorhergehenden Besehreibung ist zu ersehen, daß die hierin offenbarteGleitlagerschale oder Federbuchse eine ausreichende Steifigkeit in unterschiedlichen Richtungen gewährleistet, um Uberbelastungen zu widerstehen, die in verschiedenen Richtungen auf sie einwirken, und daß sie eine angemessene Federkraft aufweist, um eine gewünschte Winkelablenkung während deren Betrieb zu ermöglichen. Wenn, bei der erfindungsgemäßen Lagerschale darüber hinaus das innenliegende und äußere Metallgehäuse sowie das elastische Element nicht geflanscht sind und wenn die Lagerschale aus austauschbaren Teilen und Elementen hergestellt ist, wobei .im besonderen die innenliegende Metallhülse und das elastische Element in s",yjli letrische Hälften aufgeteilt sind, können dieselben wirtschaftlich und in vereinfachten Fertigungsschemata hergestellt werden.. Die Teile und Elemente können außerdem für eine groß angelegbe Fertigung genormt werden»-.

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Claims

Patentansprüche

( 1.JGleitlagerschale, dadurch gekennzeichnet_t daß eine rohrfö'rmige innenliegende Metallhülse (16) und ein elastisches Element (18) vorgesehen sind, wobei das elastische Element an dem Außenumfang der innenliegenden Netallhülse satt anliegt und einen äußeren Ilmfangsmantel aufweist, der von den axialen Enden her axial einwärts verjüngt ist, und daß ein äußeres Metallgehäuse (20) vorgesehen ist, das eine darin ausgebildete, von den Enden her mit dem äußeren Umfangsmantel des elastischen Elementes übereinstimmende einwärts abgeschrägte axiale Ausdrehung (20a) aufweist und das mit dem elastischen Element durch die axiale Ausdrehung schwalbenschwanzförmig verbunden ist.
2. Gleitlagerschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem äußeren Umfangsmantel des elastischen Elementes (18) eine Vielzahl von Aussparungen (22) ausgebildet ist, in denen ein Gleitmittel eingebracht ist und die durch die darüberliegende Innenwand-des äußeren Meta llgehäuses (20) verschlossen sind.
3. Gleitlagerschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (18) Lm wesentlichen

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symmetrisch aufgeteilte Hälften (18a und 18b) umfaßt, deren axiale inneren Enden aneinander anliegen.
4. Gleitlagerschale nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegende Metallhülse (16) aus im wesentlichen symmetrisch aufgeteilten Hälften (16c und 16d) besteht, die mit den Hälften (I8a und 18b) des elastischen Elementes (18) verbunden sind.

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