DE10045417A1 - Lagerbock - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radiallager, mit einem Lagerbock (10) zur Aufnahme einer Gummibuchse (20) und eines Kugellagers (30). Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lagers und eine Verwendung desselben. Mit dem Ziel, ein Radiallager und ein Verfahren zur Herstellung eines Radiallagers anzugeben, welches konstruktiv einfach gestatet und günstig herzustellen ist, ist vorgesehen, daß das Kugellager (30) selbstkalibrierend in der Gummibuchse (20) angeordnet und von dieser vollständig umschlossen ist. Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung eines solchen Radiallagers sind die Schritte a) der Herstellung des Lagerbocks aus Kunststoff, b) des Einbringens der einen Außenring und einen Innenring aufweisenden Gummibuchse in eine Vulkanisierungsform, c) des Einspritzens einer Gummimischung zwischen Außenring und Innenring mit anschließender Vulkanisation der Gummimischung, d) der Montage eines Kugellagers in die Gummibuchse und e) des Einpressens der Gummibuchse unter Vorspannung in den Lagerbock vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radiallager, mit einem Lagerbock zur Aufnahme einer Gummibuchse und eines Kugellagers. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lagers und eine Verwendung desselben.

Radiallager der in Rede stehenden Art sind aus dem Stand der Technik als Querlager oder Traglager zur Aufnahme von Kräften senkrecht zu einer in diesem Lager geführten rotierenden Welle bekannt. Diese können sowohl als Radialgleitlager oder als Ra­ dialkugellager ausgeführt werden, wobei die Lager einer Welle gut ausgerichtet werden müssen, um Unwuchten zu vermeiden. Da­ mit die Lager, z. B. einer Transmissionswelle fluchtend einge­ richtet werden können, ist der Lagerkörper, in welchem die Wel­ le über ein Kugellager oder ein Gleitlager geführt ist, z. B. durch Schraubenspindeln verstellbar. Um eine Justierung durch­ zuführen, werden bevorzugt geteilte Radiallager verwendet, bei denen nach Entfernen eines Lagerdeckels die Welle quer zur Ach­ se ein- und ausgebaut werden, was z. B. bei Kurbelwellen oft un­ erläßlich ist. Der Ein- und Ausbau derart geführter Wellen zu Montage- oder Wartungszwecken bedingt eine entsprechend aufwen­ dige konstruktive Gestaltung der Lager, die insbesondere auch Maßnahmen zur in Achsrichtung der Welle fluchtenden Ausrichtung des Lagers umschließen müssen. Gerade diese Anforderung macht aber die Lager entsprechend aufwendig und teuer.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Radial­ lager anzugeben, welches konstruktiv einfach gestaltet und gün­ stig herzustellen ist. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegen­ den Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Ra­ diallagers und eine Verwendung desselben anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Radiallager gelöst, dessen Kugel­ lager selbstkalibrierend in der Gummibuchse angeordnet und von dieser vollständig umschlossen ist. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem zur Herstellung eines sol­ chen Radiallagers die Schritte a) Herstellung des Lagerbocks aus Kunststoff, b) des Einbringens der einen Außenring und ei­ nen Innenring aufweisenden Gummibuchse in eine Vulkanisierungs­ form, c) des Einspritzens einer Gummimischung zwischen Außen­ ring und Innenring mit anschließender Vulkanisation der Gummi­ mischung, d) der Montage eines Kugellagers in die Gummibuchse und e) des Einpressens der Gummibuchse unter Vorspannung in den Lagerbock.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, daß eine der­ art gestaltete Lagerung eine radiale Ausrichtung einer in dem Kugellager geführten Welle in der Gummibuchse zuläßt. Dadurch ist auch nur eine wesentlich gröbere Justierung des Lagerbocks an einer Anschraubfläche notwendig, wodurch nun auch Welle und Lagerbock zusammen montiert und demontiert werden können, was wiederum eine Teilung des Radiallagers überflüssig macht. Der sich daraus ergebende besonders einfache konstruktive Aufbau des Lagers läßt nicht nur die Verwendung von Kugellagern, son­ dern auch von Gleitlagern zur Führung der Welle zu. Ein weite­ rer positiver Effekt entsteht dadurch, daß Schwingungen durch eine aufgrund von Bearbeitungstoleranzen oder Verzug leicht un­ wuchtig laufende Welle durch die Führung in der Gummibuchse nur gedämpft in die Anschraubfläche übertragen werden. Die zudem erzielte bessere akustische Entkopplung sorgt für eine Redukti­ on der Laufgeräusche.

Das Herstellungsverfahren des Radiallagers zeichnet sich insbe­ sondere durch eine geringe Anzahl von Verfahrensschritten aus. Nach Herstellung des Lagerbocks aus einem vorzugsweise glasfa­ serverstärkten Kunststoff (PA 6 GF35) in einem ersten Schritt, wird die darin zu lagernde Gummibuchse in nur zwei weiteren Schritten hergestellt. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß im Vulkanisationswerkzeug in einem weiteren Schritt sehr viel we­ niger Metall eingelegt werden muß, da der Außenring vorzugswei­ se aus einem Kunststoff (PA 6 GF35) und nur der Innenring, zur Aufnahme des Lagers, aus einem Stahl besteht. Durch den gerin­ gen Metallanteil im Vulkanisationswerkzeug ist eine gleichmäßi­ gere Temperaturverteilung während des Vulkanisationsvorganges erzielbar, was die Vulkanisationsqualität erhöht und damit zu verbesserten Lebensdauereigenschaften führt. Die in einem drit­ ten Schritt eingebrachte Gummimischung bildet dann nach Vulka­ nisation eine festhaftende Verbindung zwischen beiden Teilen. Nach der Montage des Kugellagers in die Gummibuchse in einem weiteren Schritt wird die Gummibuchse in einem letzen Schritt mit diesem Lager zusammen unter Vorspannung in den Lagerbock eingepresst und kalibriert sich darin von selbst. Nach dem Ein­ pressen der Gummibuchse sind also keine aufwendigen weiteren Montagearbeiten an der im Lagerbock nunmehr elastisch gelager­ ten Buchse mehr notwendig. Eine Beschädigung der elastischen Verbindung nach dem Einpressen der Gummibuchse in den Lagerbock sind dadurch ausgeschlossen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Radiallagers können wie folgt aussehen und sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben.

Ein konstruktiv derart einfach gestaltetes Radiallager läßt sich vorteilhafterweise mit einem Lagerbock ausführen, der ein­ teilig aus einem Kunststoff hergestellt ist. Beispielsweise kann bei Herstellung des Lagerbocks im Spritzgußverfahren eine höhere Maßhaltigkeit als bei Metallen bei gleichzeitigem Kostenvorteil erzielt werden. Die gleichzeitige große Gestal­ tungsfreiheit für die Auslegung des Lagerbocks läßt eine rasche Anpassung an die speziellen Erfordernisse des Verbauortes zu. Wesentliche Vorteile ergeben sich weiterhin dadurch, daß ein Lagerbock aus Kunststoff keinen Korrosionsschutz erfordert, da keine Unterrostung stattfinden kann. Zudem entsteht durch Ver­ wendung eines Kunststoffes für den Lagerbock ein erheblicher Gewichtsvorteil gegenüber ansonsten gleichen Ausführungen aus Metall. Außerdem kann die Bauteilfestigkeit bei gleicher Geome­ trie durch Verwendung festerer Werkstoffe gesteigert werden.

Die Montage des Lagerbocks eines Radiallagers wird vorzugsweise durch in Anschraubflächen angebrachte Lagerbuchsen gewährlei­ stet. Eine sichere Kraftübertragung vom Lagerbock in eine Mon­ tagefläche kann damit durch auf den Lastfall abgestimmte Ge­ staltung der Lagerbuchsen in den Anschraubflächen sowie durch die Wahl eines entsprechend hoch festen Materials für die La­ gerbuchsen erzielt werden. Üblicherweise werden die Lagerbuch­ sen aus einem korrosionsgeschützten Stahl hergestellt.

Idealerweise wird die Gummibuchse eines Radiallagers durch in einem Außenring angeordnete Montageöffnungen, welche mit am La­ gerbock angebrachten Durchgangsöffnungen in Verbindung stehen, im Lagerbock fixiert, beispielsweise mittels Schrauben, Bolzen oder dergleichen. Dadurch wird die Gummibuchse insbesondere ge­ gen axiale Verschiebungen im Lagerbock gesichert. Dadurch, daß die Verbindung nur den Außenring der Gummibuchse fest im Lager­ bock hält, ist das Innenleben der Gummibuchse mechanisch weit­ gehend entkoppelt.

Diese Entkopplung wird bei einem Radiallager in idealer Weise dadurch unterstützt, daß die Gummibuchse im Bereich zwischen dem Außenring und einem Innenring eine Gummifüllung zur Schwin­ gungsdämpfung aufweist. Diese Gummifüllung läßt dabei eine ela­ stische Bewegung des Innenringes in radialer Richtung zu. Eine in dem Lagerbock geführte Welle kann sich auch deshalb in ge­ wissem Umfang selbst kalibrieren.

Eine derartige Schwingungsdämpfung bei einem Radiallager läßt vorteilhafterweise zu, daß der Außenring der Gummibuchse aus einem Kunststoff und der Innenring der Gummibuchse aus einem Metall bestehen kann. Da der Innenring über das darin geführte Kugellager direkt mit der sich drehenden Welle verbunden ist, also den radialen Kräften der Welle ungeschützt ausgesetzt ist, wird die Verwendung von metallischen Werkstoffen an dieser Stelle bevorzugt. Durch die feste Lagerung des Außenrings der Gummibuchse im Lagerbock und die zwischen Außenring und Innen­ ring angebrachte Gummifüllung ist für den Außenring der Gummi­ buchse die Verwendung eines Kunststoffmaterials möglich.

Der Schutz des im Innenring sitzenden Kugellagers kann bei ei­ nem Radiallager dadurch sichergestellt werden, daß die Gummi­ buchse an jedem offenen Ende koaxial fluchtende ringförmige Zwischenbleche und Abschirmbleche aufweist. Idealerweise werden diese Zwischenbleche und Abschirmbleche an jedem offenen Ende der Gummibuchse ineinander gesteckt und verhindern so die Ver­ schmutzung des im Innenring geführten Kugellagers, insbesondere auch unter den Anforderungen im Unterbodenbereich von Kraft­ fahrzeugen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens zur Herstellung ei­ nes Radiallagers sind in den Unteransprüchen 8 und 9 angegeben.

Vorteilhafterweise werden bei der Herstellung des Lagerbocks Lagerbuchsen aus Metall in die Anschraubflächen des Lagerbocks eingebettet, besonders bevorzugterweise unter Anwendung von Wärme. Durch diese Vorgehensweise kann ein weiterer Verfahrens­ schritt der nachträglichen Anbringung der Lagerbuchsen am La­ gerbock vermieden werden.

Idealerweise werden bei einem Verfahren zur Herstellung eines Radiallagers bei der Montage des Kugellagers Zwischenbleche und Abschirmbleche zum Schutz des Kugellagers angebracht. Dadurch werden beim späteren Einpressen der Gummibuchse unter Vorspan­ nung in den Lagerbock Beschädigungen oder Verschmutzungen am Kugellager vermieden.

Insbesondere ist die Verwendung eines Radiallagers in Last­ kraftfahrzeugen zur schwingungsgedämpften Lagerung von Kardan­ wellen vorgesehen. Der konstruktive Aufbau und die Wahl der Ma­ terialien des beschriebenen Radiallagers unterstützen in idea­ ler Weise den Einsatz unter schwierigen Umgebungs- und Witte­ rungsbedingungen sowie ständig wechselnden Belastungen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispie­ les beschrieben, welches in der beigefügten Zeichnung näher er­ läutert wird. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt:
eine perspektivische Explosionszeichnung eines Ra­ diallagers gemäß der vorliegenden Erfindung.

Für gleiche oder gleich wirkende Teile werden im folgenden die gleichen Bezugsziffern verwendet. Dies gilt insbesondere für Teile, welche in der Ausführungsform der Erfindung zwar mehr­ fach vorhanden, aber in der Fig. 1 nicht in der tatsächlichen Anzahl sichtbar sind.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Explosionszeichnung eines Radiallagers gemäß der vorliegenden Erfindung, in der die we­ sentlichen Bauteile, gruppiert entlang einer Welle (nicht ge­ zeigt) zu erkennen sind. Ein Lagerbock (10) wird mit Hilfe von Lagerbuchsen (14, 14') an Anschraubflächen (12, 12') an einer Montagefläche fixiert. Üblicherweise werden dabei an den Buch­ sen (14, 14') Schraubverbindungen angebracht. Die Lagerbuchsen (14, 14') werden üblicherweise aus einem korrosionsfreien Stahl hergestellt, der entsprechende Anzugsmomente zuläßt. In dem La­ gerbock (10) wird eine Gummibuchse (20) gelagert, welche auf ihrem Umfang Montageöffnungen (23, 23', 23") aufweist, welche mit den Durchgangsöffnungen (16, 16', 16") am Lagerbock (10) fluchten. Eine feste Verbindung vom Außenring und Lagerbock wird durch Presspassung bzw. Formschluß erreicht. Die Öffnungen (23, 16) dienen dem Auswuchten bzw. Einstellen der Kardanwelle. Der Außenring (22) der Gummibuchse (20) umschließt einen Innen­ ring (24), wobei der Zwischenraum zwischen Innenring (24) und Außenring (22) mit Gummi ausgefüllt ist. Das in dem Innenring (24) sitzende Kugellager (30) und somit die im Kugellager (30) gelagerte Welle ist damit elastisch an einem Fahrzeug aufge­ hängt. Der Schutz des Kugellagers (30) wird über Zwischenbleche (28, 28') und darin gesteckte Abschirmbleche (29, 29') an den offenen Enden (26, 26') sichergestellt. Durch die Verwendung von Kunststoffmaterial für den Lagerbock (10) und den Außenring (22) der Gummibuchse (20) ist eine hohe Wartungsfreundlichkeit und ein besonders geringes Gewicht des Lagers gegeben. Eine in diesem Radiallager geführte Welle kann sich in gewissem Umfang radial selbst kalibrierend in der Gummibuchse (20) ausrichten, wobei gleichzeitig eine Schwingungsentkopplung zwischen Welle und Fahrgestell durch die Führung der Welle in der Gummibuchse (20) gegeben ist.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß alle oben be­ schriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombi­ nation, insbesondere die in der Zeichnung dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hier­ von sind dem Fachmann geläufig. 10 Lagerbock
12, 12' Anschraubflächen
14, 14' Lagerbuchsen
16, 16', 16" Durchgangsöffnung
20 Gummibuchse
22 Außenring
23, 23', 23" Montageöffnungen
24 Innenring
26, 26' Offenes Ende
28, 28' Zwischenblech
29, 29' Abschirmblech
30 Kugellager

Claims (11)

1. Radiallager, mit einem Lagerbock (10) zur Aufnahme einer Gummibuchse (20) und eines Kugellagers (30), dadurch gekennzeichnet, daß das Kugellager (30) selbstkalibrierend in der Gummibuchse (20) angeordnet und von dieser vollständig umschlossen ist.

2. Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock (10) einteilig aus einem Kunststoff herge­ stellt ist.

3. Radiallager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock (10) in Anschraubflächen (12, 12') angebrachte Lagerbuchsen (14, 14') zur Montage aufweist.

4. Radiallager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummibuchse (20) in einem Außenring (22) angeordnete Montageöffnungen (23, 23', 23") zur Fixierung der Gummibuch­ se (20) im Lagerbock (10) aufweist, welche mit am Lagerbock (10) angebrachten Durchgangsöffnungen (16, 16', 16") in Ver­ bindung stehen.

5. Radiallager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummibuchse (20) im Bereich zwischen dem Außenring (22) und einem Innenring (24) eine Gummifüllung zur Schwingungs­ dämpfung aufweist.

6. Radiallager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (22) der Gummibuchse (20) aus einem Kunst­ stoff und der Innenring (24) der Gummibuchse (20) aus einem Metall besteht.

7. Radiallager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummibuchse (20) an jedem offenen Ende (26, 26') koaxial fluchtende ringförmige Zwischenbleche (28, 28') und Ab­ schirmbleche (29, 29') zum Schutz des im Innenring (24) sit­ zenden Kugellagers (30) aufweist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Radiallagers mit einem La­ gerbock (10) zur Aufnahme einer Gummibuchse (20) und eines Kugellagers (30), mit folgenden Verfahrensschritten:

• a) Herstellung des Lagerbocks (10) aus Kunststoff;
• b) Einbringen der einen Außenring (20) und einen Innenring (24) aufweisenden Gummibuchse (20) in eine Vulkanisier­ maschine;
• c) Einspritzen einer Gummimischung zwischen Außenring (22) und Innenring (24) mit abschließender Vulkanisation der Gummimischung;
• d) Montage eines Kugellagers (30) in die Gummibuchse (20); und
• e) Einpressen der Gummibuchse (20) unter Vorspannung in den Lagerbock (10).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Lagerbocks (10) Lagerbuchsen (14, 14') aus Metall in Anschraubflächen des Lagerbocks (10) eingebettet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Montage des Kugellagers (30) Zwischenbleche (28, 28') und Abschirmbleche (29, 29') zum Schutz des Kugel­ lagers (30) angebracht werden.

11. Verwendung eines Radiallagers in Lastkraftfahrzeugen zur schwingungsgedämpften Lagerung von Kardanwellen.