DE10124843A1

DE10124843A1 - Gleitlager

Info

Publication number: DE10124843A1
Application number: DE2001124843
Authority: DE
Inventors: Hans-Friedrich Brauner
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2002-11-28

Abstract

Das kugelige Innenteil (3) eines Gleitlagers ist in einer Öffnung (2, 14, 15, 20) eines Gehäuses (1, 16, 19) über eine zylindrische Gleitbuchse (5) aufgenommen, die durch das Aufbringen einer axialen Verformungskraft in zwischen Gleitbuchse (5) und Innenteil (3) einerseits und zwischen Gleitbuchse (5) und Gehäuseöffnung (2, 14, 15, 20) andererseits gebildete Hohlräume (9, 8) bringbar ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem Gehäuse, das eine durchgehende von einer Wandfläche begrenzte Öffnung aufweist, einem in nerhalb dieser Öffnung angeordneten kugeligen Innenteil und einem Gleitteil, das im Zwischenraum zwischen dem kugeligen Innenteil und der die Gehäuse öffnung begrenzenden Wandfläche angeordnet ist. Außerdem betrifft die Erfin dung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Lageranordnung.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Lageranordnung ist aus der DE-OS 15 75 550 vorbekannt. In Fig. 1 dieser Vorveröffentlichung ist eine sphärische Lageranordnung gezeigt, die im wesentlichen aus einem Gehäuse und einem inneren Lagerteil und ei nem dazwischen angeordneten Gleitteil besteht. Das Gehäuse ist aus einem starren, im wesentlichen undeformierbaren Metall wie Stahl hergestellt und mit einem Gewindezapfen versehen. An dem dem Zapfen abgewandten Ende er streckt sich durch das Gehäuse ein Durchgang von seiner oberen zu seiner unteren Seite. Die Öffnungen, die von diesem Durchgang in den Seiten des Gehäuses gebildet sind, haben eine kreisförmige Gestalt, während die Wand fläche, die den Durchgang zwischen den Gehäuseseiten begrenzt, den Abschnitt einer Kugel definiert. Radial durch das Gehäuse und in den Durchgang hinein erstreckt sich eine Füllöffnung.

Das innere, kugelförmige Lagerteil, das beispielsweise aus eine gehärteten Metall oder aus einem porösen Sintermetall besteht, weist eine äußere sphäri sche Lagerfläche auf. Das innere Lagerteil ragt über die Seiten des Gehäuses hinaus, damit es gegenüber dem Gehäuse schräg gestellt werden kann.

Das zwischen der sphärischen Lauffläche des inneren Lagerteils und der Öff nung des Gehäuses angeordnete Gleitteil aus Kunststoff wird im geschmolze nen bzw. verflüssigten Zustand in den Zwischenraum zwischen dem inneren Lagerteil und der Gehäuseöffnung durch die radiale Einfüllöffnung eingespritzt. Dazu ist eine Gießform erforderlich, in der das Gehäuse und das innere La gerteil während des Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffes in den Zwi schenraum zwischen diesen beiden gehalten wird. Diese Form besteht aus einer oberen und einer unteren Hälfte und ist mit einer Füllöffnung versehen. Diese Füllöffnung der Gießform wiederum muss mit der Einfüllöffnung im La gergehäuse übereinstimmen. Zur Bildung des Gleitteiles wird nun der Kunst stoff unter einem gewissen Druck eingespritzt, der ausreicht, den Zwischen raum auszufüllen. Nach dem Aushärten schwindet der Kunststoff, so dass die Beweglichkeit der Lageranordnung gegeben ist.

Nachteilig dabei ist, dass diese Art der Lagerherstellung aufgrund der erforder lichen Gießform sehr aufwendig und damit auch teuer ist.

Eine andere Art der Lagerherstellung ist in der DE-OS 19 06 523 vorbeschrie ben. Danach wird ein Kugelgleitlager so hergestellt, dass zunächst ein kugeli ges Innenteil gefertigt wird. Die kugelige Lauffläche des Innenteiles wird an schließend mit einem dünnen Film aus Zinn, Kupfer oder Blei versehen, der durch ein Plattierungs- oder ein galvanisches Beschichtungsverfahren aufge bracht ist. Anschließend wird dieses kugelförmige Innenteil in eine Gießform als Kern eingesetzt. Eine Charge von geschmolzenem Aluminium wird dann in die Höhlung der Form mit der darin angeordneten inneren kugeligen Laufbüchse eingegossen. Darauf vermischt sich der dünne Film aus Zinn, Kupfer oder Blei, der über einem Teil der kugeligen Oberfläche der inneren kugeligen Lauf büchse aufgebracht ist, mit der Aluminiumschmelze, wobei ein Film aus einer Aluminiumlegierung gebildet wird, der gute Lagereigenschaften hat. Wenn das geformte Stabteil mit dem kugeligen Innenteil aus der Form entnommen ist, wird die innere kugelförmige Lauffläche in dem kugeligen Kopf des Stabteiles so gehalten, dass eine Bewegung zueinander nicht möglich ist, d. h., das inne re kugelförmige Teil kann sich im kugeligen Kopfteil nicht drehen. Die gesamte Anordnung muss daher einer Schlagwirkung ausgesetzt werden, die das Dre hen des kugeligen Innenteils im kugeligen Kopfteil bewirken soll.

Auch hier ist die aufwendige Fertigung eines gattungsgemäßen kugeligen Gleitlagers von Nachteil.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Lageranordnung derart weiter zu entwickeln, dass sie sich in einfacher und damit in wirtschaftli cher Weise fertigen lässt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass das Gleitteil als eine zylindrische Gleitbuchse ausgebildet ist, die durch das Aufbringen einer axialen Verformungskraft in zwischen Gleitbuchse und Innenteil einerseits und zwischen Gleitbuchse und Gehäuseöffnung andererseits gebildete Hohlräume bringbar ist.

Durch die teilweise Materialverdrängung der zylindrischen Gleitbuchse wird eine dem kugeligen Innenteil angepasste Gleitfläche und eine axiale Fixierung des Gleitteiles im Gehäuse in besonders einfacher Weise bewerkstelligt. Durch den Verformungsprozeß der zylindrischen Gleitbuchse wird eine unverlierbare, aus Gehäuse, kugeligem Innenteil und dazwischenliegendem Gleitteil beste hende Baueinheit gebildet. Durch die Erfindung werden in besonders ein drucksvoller Weise kostenintensive Fertigungsprozeße nach dem bisherigen Stand der Technik eingespart, ohne die Funktionalität, d. h. die physikalischen Leistungsmerkmale der Lagerbaueinheit in negativer Richtung zu beeinflußen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen be schrieben.

So ist im Anspruch 2 die unterschiedliche Gestaltung der zwischen Gleitbuchse und Gehäuseöffnung liegenden Hohlräume beschrieben. Diese können im Längsschnitt gesehen dreieckförmig als Fase, als Rundung oder auch recht eckförmig als zylindrische Ausnehmung gestaltet sein. Während des Verfor mungsprozeßes wird das Gleitbuchsenmaterial im Randbereich in diese unter schiedlich ausgebildeten Hohlräume gedrückt und bildet so eine formschlüssi ge unlösbare Verbindung zum Gehäuse.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist vorgese hen, dass die Gleitbuchse aus einem einheitlichen Werkstoff oder aus einem Verbundmaterial besteht. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Vorteile der Erfindung für jeden nur denkbaren Anwendungsfall genutzt werden können, d. h. die jeweilige Reibpaarung dem Anwendungsfall in hervorragender Weise anpaßbar ist. So kann die zylindrische Gleitbuchse beispielsweise aus Mes sing, aus einem Kunststoff oder auch aus einem Sintermaterial bestehen, des sen Poren mit einem Schmiermittel gefüllt sind. Aber auch Werkstoffverbunde fallen unter den Erfindungsgedanken. So kann die zusammengesetzte Gleit buchse beispielsweise aus einem Stahlrücken bestehen, dessen innere Man telfläche über einen Haftvermittler mit einer Sinterbronze versehen ist. Auch der Einsatz gerollter Gleitbuchsen mit offener Stoßstelle fällt unter den Erfin dungsgedanken.

Nach Anspruch 4 hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei bestimmten Anwendungsfällen im Bereich der Gehäuseöffnung beidseitig das Gleitteil radi al überdeckende Dichtungen angeordnet sind. Diese lassen sich in einfacher Weise in entsprechende Profilierungen im Gehäuse einsetzen.

Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 5 soll das Ge häuse aus einem metallischen Werkstoff, aus einem Kunststoff oder aus einem Verbundwerkstoff bestehen. Dadurch ist sichergestellt, dass auch für jeden Anwendungsfall die geeignetsten Gehäusematerialien einsetzbar sind und so eine optimal angepasste Lageranordnung herstellbar ist.

Nach einem anderen zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 6 soll das Ge häuse voneinander beabstandete Öffnungen zur Aufnahme von kugeligenen Innenteil und Gleitteil aufweisen, so dass eine solche Lageranordnung gemäß Anspruch 7 in besonders vorteilhafter Weise zum Ausgleich von Winkel- bzw. Fluchtungsfehlern von zwei miteinander in Verbindung stehenden Bauteilen einsetzbar ist. Dies können beispielsweise Bremspedal- oder Kupplungssyste me sein, wo eine gelenkige, den Ausgleich von Toleranzen und Fluchtungstole ranz zulassende Verbindung zwischen zwei Partnern erforderlich ist.

Das zugehörige Verfahren zur Herstellung einer solch gattungsgemäßen La geranordnung zeichnet sich nach Anspruch 8 dadurch aus, dass in einem er sten Schritt die zylindrische Gleitbuchse über das kugelige Innenteil gescho ben, in einem zweiten Schritt Innenteil und Gleitbuchse in die Gehäuseöffnung eingeführt, bevor in einem dritten Schritt durch Aufbringen einer axialen Ver formungskraft durch plastische Materialverdrängung der Gleitbuchse eine formschlüssige unlösbare Baueinheit gebildet ist. In Weiterbildung dieser Ver fahrensweise ist nach Anspruch 9 vorgesehen, dass Innenteil, Gleitbuchse und Gehäuseöffnung so zueinander ausgerichtet sind, dass ihre Mittelsenkrechten übereinstimmen.

Schließlich geht aus Anspruch 10 hervor, dass in eine Aufnahmebohrung des kugeligen Innenteiles vor dem Aufbringen der axialen Verformungskraft eine ein Übermaß aufweisende Welle eingeschoben wird.

Durch das Einschieben der Welle wird das kugelige Innenteil im elastischen Bereich geringfügig aufgeweitet, d. h. der Durchmesser vergrößert sich. Im aufgeweiteten Zustand des kugelförmigen Innenteils wird nun die axiale Verformungskraft aufgebracht, die ein plastisches Fließen der Gleitbuchse in die vorhandenen Hohlräume zwischen Gleitbuchse und Innenteil sowie Gleitbuch se und Gehäuse bewirkt. Nach Beenden des Verformungsvorganges, den der Fachmann als axiales Stauchen bezeichnet, wird die Welle entfernt, so dass das kugelförmige Innenteil elastisch zurückfedert, d. h. seine Ausgangsgestalt wieder annimmt. So ist es möglich, in einfacher Weise jede gewünschte radiale Lagerluft einzustellen.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1, 3 und 5 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße La geranordnung in verschiedenen Fertigungsstadien,

Fig. 2, 4 und 6 zugehörige perspektivische Darstellungen, teilweise ge schnitten,

Fig. 7 und 8 eine Gelenklasche mit zwei voneinander beabstandeten erfindungsgemäßen Lagern im Schnitt bzw. in perspektivi scher Darstellung und

Fig. 9 und 10 einen Gelenkkopf im Schnitt bzw. in perspektivischer Dar stellung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, weist das Gehäuse 1 die durchge hende Öffnung 2 auf, in der das kugelige Innenteil 3 mit seiner Achse 21 ange ordnet ist, das wiederum mit der Aufnahmebohrung 4 versehen ist. In der Ge häuseöffnung 2 ist außerdem die zylindrische Gleitbuchse 5 eingesetzt, die aus dem Rückenteil 5.1 und dem Innenteil 5.2 gebildet ist. Wie die genannten Figuren weiter zeigen, ist das Gehäuse 1 an seinen beiden Stirnseiten 6, 7 im Bereich der Öffnung 2 mit Hohlräumen 8 in Form von dreieickförmigen Fasen versehen, die von der Wandfläche der Gehäuseöffnung 2 und der zylindri schen Gleitbuchse 5 begrenzt sind. Die zugehörigen anderen Hohlräume 9 sind von der Gleitbuchse 5 und der sphärischen Lauffläche 10 des kugeligen Innenteils 3 gebildet. Kugeliges Innenteil 3, Gleitbuchse 5 und Gehäuse 1 sind so zueinander ausgerichtet, dass ihre Mittelsenkrechten 11 in einer Ebene lie gen, d. h. sich überdecken.

Das in den Fig. 3 und 4 nach dem radialen Stauchen, d. h., das fertigge stellte Lager lässt erkennen, dass der Rückenteil 5.1 der zylindrischen Gleit buchse 5 durch plastische Verformung teilweise in die Hohlräume 8 verdrängt worden ist und auf diese Weise radial nach außen zeigende Fortsätze 5.3 ge bildet hat, die einen sicheren Zusammenhalt der kompletten Lagerbaueinheit bewirken. Das Innenteil 5.2 der Gleitbuchse 5, d. h. das eigentliche Gleitteil hat durch den Formgebungsprozeß eine der sphärischen Lauffläche 10 des kuge ligen Innenteils 3 entsprechende konkave Form angenommen. Durch geeig nete Maßnahmen kann auch dafür gesorgt werden, dass die gestauchte Gleit buchse 5 im Gehäuse 1 verdrehsicher gehalten ist. Das in den Fig. 5 und 6 dargestellte Lager unterscheidet sich von dem gemäß den Fig. 3 und 4 lediglich dadurch, dass auf jeder Stirnseite 6 und 7 des Gehäuses 1 im Bereich der Gehäuseöffnung 2 Dichtungen 12 angeordnet sind, die die aus Rückenteil 5.1 und Innenteil 5.2 bestehende teilweise verformte zylindrische Gleitbuchse 5 in Umfangsrichtung radial umschließen.

In den Fig. 7 und 8 ist die Gelenklasche 13 gezeigt, deren Körper 16 zwei voneinander beabstandete Öffnungen 14 und 15 aufweist, in denen je ein ku geliges Innenteil 3 und je eine zylindrische Gleitbuchse 5 angeordnet sind. Diese Gelenklasche 13 lässt sich in besonders vorteilhafter Weise zum Ver binden von zwei Bauteilen verwenden, wo Winkel- bzw. Fluchtungsfehler aus geglichen werden müssen. Eine solche Anwendung könnte beispielsweise ein Kupplungssystem sein, wo eine gelenkige Verbindung zwischen dem Kupplungspedal und einem Geberzylinder erforderlich ist, die den Ausgleich räumli cher Toleranzen in allen Richtungen, d. h. in Richtung der X-, Y- und Z-Achse zuläßt.

Schließlich ist in den Fig. 9 und 10 der aus dem Schaftteil 18 und dem Kopfteil 19 bestehende Gelenkkopf 17 zeigt, wobei das Kopfteil 19 mit der Öff nung 20 zur bereits beschriebenen Aufnahme von Innenteil 3 und Gleitbuch se 5 versehen ist.

Bezugszeichen

1

Gehäuse

2

Öffnung

3

Innenteil

4

Aufnahmebohrung

5

zylindrische Gleitbuchse

5.1

Rückenteil

5.2

Innenteil

5.3

Fortsatz

6

Stirnseite

7

Stirnseite

8

Hohlraum

9

Hohlraum

10

Lauffläche

11

Mittelsenkrechte

12

Dichtung

13

Gelenklasche

14

Öffnung

15

Öffnung

16

Körper

17

Gelenkkopf

18

Schaftteil

19

Kopfteil

20

Öffnung

21

Lagerachse

Claims

1. Lageranordnung mit einem Gehäuse (1, 16, 19) das eine durchgehende von einer Wandfläche begrenzte Öffnung (2, 14, 15, 20) aufweist, einem in nerhalb dieser Öffnung (2, 14, 15, 20) angeordneten kugeligen Innenteil (3) und einem Gleitteil, das im Zwischenraum zwischen dem kugeligen Innen teil (3) und der die Gehäuseöffnung (2, 14, 15, 20) begrenzenden Wandflä che angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitteil als eine zylindrische Gleitbuchse (5) ausgebildet ist, die durch das Aufbringen einer axialen Verformungskraft in zwischen Gleitbuchse (5) und Innenteil (3) ei nerseits und zwischen Gleitbuchse (5) und Gehäuseöffnung (2, 14, 15, 20) andererseits gebildete Hohlräume (9, 8) bringbar ist.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Hohlräume (8) zwischen der Gleitbuchse (5) und der Gehäuseöffnung (2, 14, 15, 20) als Fase, als Rundung oder als zylindrische Ausnehmung ausgebildet sind.

3. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchse (5) aus einem einheitlichen Werkstoff oder aus einem Ver bundmaterial besteht.

4. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Be reich der Gehäuseöffnung (2, 14, 15, 20) beidseitig das Gleitteil radial überdeckende Dichtungen (12) angeordnet sind.

5. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1, 16, 19) aus einem metallischen Werkstoff, aus einem Kunst stoff oder aus einem Verbundwerkstoff besteht.

6. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (16) zwei voneinander beabstandete Öffnungen (14, 15) zur Auf nahme von kugeligen Innenteil (3) und Gleitteil aufweist.

7. Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Ausgleich von Winkel- bzw. Fluchtungsfehlern von zwei miteinander in Ver bindung stehenden Bauteilen einsetzbar ist.

8. Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die zylindrische Gleit buchse (5) über das kugelige Innenteil (3) geschoben, in einem zweiten Schritt Innenteil (3) und Gleitbuchse (5) in die Gehäuseöffnung (2, 14, 15, 20) eingeführt, bevor in einem dritten Schritt durch Aufbringen einer axialen Verformungskraft durch plastische Materialverdrängung der Gleitbuchse (5) eine formschlüssige unlösbare Baueinheit gebildet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Innenteil (3), Gleitbuchse (5) und Gehäuseöffnung (2, 14, 15, 20) so zueinander ausge richtet sind, dass ihre Mittelsenkrechten (11) übereinstimmen.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Auf nahmebohrung (4) des kugeligen Innenteils (3) vor dem Aufbringen der axialen Verformungskraft eine ein Übermaß aufweisende Welle eingescho ben wird.