-
Die
Erfindung betrifft eine Lagerbuchse nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
-
Es
sind Lagerbuchsen bekannt, bei denen an einem hülsenförmigen Teil ein Flansch angeformt
ist. Derartige Lagerbuchsen können
aus Metall oder aus Kunststoff hergestellt sein und werden in korrespondierenden
Bohrungen von Bauteilen zur Lagerung von beweglichen Teilen wie
beispielsweise Hebel oder Wellen benutzt.
-
Aus
der
DE 196 15 757
C2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerbuchse
als gerollte Metall/Kunststoff-Verbundbuchse bekannt. Hierbei wird ein
metallenes flaches Band zu einer Hülse umgeformt und an seinen
stumpfen Enden fest verbunden. Zuvor sind in einem ersten Schritt
in das flache Metallband Löcher
in einem regelmäßigen Muster
eingebracht worden. In einem zweiten Schritt wird eine Innenhülse aus
Kunststoff in die Metallhülse
eingespritzt, wobei der Kunststoff durch die Öffnungen der Metallhülse fließt und somit
eine form- und kraftschlüssige
Verbindung zwischen der Metallhülse
und der Kunststoffhülse
ermöglicht.
Die Metallhülse
dient als tragender und steifer Grundkörper, wogegen die Kunststoffhülse zur
Lagerung der schwenk- oder drehbaren Teile dient.
-
In
der
DE 81 19 463 U1 ist
eine Gleitlagerbuchse aus einer gebogenen Kunststoffplatine beschrieben.
Die Kunststoffplatine wird in einem Biege- oder Rollvorgang zu einer Hülse geformt.
Auf der Außenseite
der Hülse
ist eine oberflächenvergrößernde Struktur,
im Wesentlichen aus Einkerbungen bestehend, ausgearbeitet und dient
dazu, dass die Hülsenform
in der gebogenen Position erhalten bleibt. An den Stirnseiten können Bundflächen vorgesehen sein,
die ebenfalls eine Struktur wie die der Hülse aufweisen.
-
Auch
hier dient die Strukturierung zum Formerhalt und zur besseren Verankerung
im eingebauten Zustand.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerhülse zu schaffen,
die aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt ist und formstabil in
ein aufnehmendes Bauteil montiert werden kann und dabei lagegesichert
mit dem aufnehmenden Bauteil verbunden wird, sowie einfach und kostengünstig herzustellen
ist.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Lagerbuchse wird
besonderer Wert auf die Verwendung von Lagermaterialien mit einer
hohen Verschleißfestigkeit
und mit einem besonders niedrigen Reibungskoeffizienten gelegt.
Ebenso ist es von besonderer Bedeutung, dass die Lagerbuchse im
montierten Zustand in ihrer Position über die gesamte Lebensdauer
lagegesichert positioniert bleibt. Hierzu setzt sich die Lagerbuchse
im Wesentlichen aus zwei Teilen zusammen: einer Flanschbuchse und
einer Mitnehmerscheibe.
-
Die
Flanschbuchse übernimmt
die Hauptaufgabe der Lagerung eines zu verschwenkenden oder eines
rotierenden Bauteils und ist daher aus einem Material von besonders
hoher Verschleißfestigkeit und
einem besonders niedrigen Reibungskoeffizienten. Hier kann als Material
vorzugsweise der Kunststoff Polyoxymethylen eingesetzt werden. Im
direkten Kontaktbereich zwischen der Lagerbuchse und dem die Lagerbuchse
aufnehmenden Bauteil wird eine Mitnehmerscheibe eingesetzt. Über geeignete
radiale unaxiale Verbindungsgeometrien sind beide Teile, Flanschbuchse
und Mitnehmerscheibe, in einem gemeinsamen Herstellungsprozess unlösbar miteinander
verbunden. Die Mitnehmerscheibe kann mittels eines Kathaphoresetauchbads
und einem hierbei als Kleber eingesetzten Lack dauerhaft mit dem
aufnehmenden Bauteil verbunden werden. Die Mitnehmerscheibe weist
einen hohen Reibungskoeffizienten auf, kann aber keine Stoffverbindung
mit der Flanschbuchse eingehen. Die Flanschbuchse selber ist von
ihrer Materialbeschaffenheit nicht für eine kathaphorese Verklebung
mit dem aufnehmenden Bauteil geeignet.
-
Derartige
Lagerbuchsen können
bei allen gelenkigen Verbindungen im Temperaturbereich unter 200
Grad Celsius und geringen Umdrehungen der Gelenkverbindung eingesetzt
werden. Insbesondere sind sie beispielsweise für gelenkige Lenkerverbindungen
von Gelenktrieben in klappbaren Verdecken von Kraftfahrzeugen einsetzbar.
-
Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
-
Die
Erfindung wird anhand einer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform
näher erläutert. Es
zeigt:
-
1 eine
schematische Darstellung einer Lagerbuchse bestehend aus einer Flanschbuchse und
einer Mitnehmerscheibe,
-
2 eine
schematische Darstellung der flanschseitigen Ansicht einer Flanschbuchse,
-
3 eine
schematische Darstellung der hülsenseitigen
Ansicht einer Flanschbuchse,
-
4 eine
Ansicht der Mitnehmerscheibe mit aus der Mitnehmerscheibe ragenden
Mitnehmern,
-
5 eine
Ansicht der Mitnehmerscheibe mit Ausnehmungen zur Verklebung mit
einem die Lagerbüchse
aufnehmenden Bauteil,
-
4 eine
Schnittdarstellung der Lagerbuchse im montierten Zustand in einem
Bauteil,
-
In 1 ist
eine Lagerbuchse 1 bestehend aus einer Flanschbuchse 10 und
einer Mitnehmerscheibe 20 in einer schematischen Ansicht (Vorderansicht)
auf die der Hülse 6 gegenüberliegenden
Seite abgebildet. Die Lagerbuchse 1 besteht aus den beiden
Teilen 10, 20, wobei die Mitnehmerscheibe 20 an
der Rückseite
der Flanschbuchse 10 angeordnet ist. Beide Teile 10, 20 können aus
unterschiedlichen Materialien, die keine stofffeste Verbindung eingehen,
bestehen. Damit die Mitnehmerscheibe 20 jedoch in der Position
an der Rückseite
des Flansches 5 der Flanschbuchse 10 verbleiben
kann, ist die Mitnehmerscheibe 20 mit Mitnehmern 24,
die in entsprechende korrespondierende Ausnehmungen der Flanschbuchse 10 greifen,
ausgestattet. Die Mitnehmer 24 schließen flächig mit der Vorderseite des Flansches 5 und
mit dem Innendurchmesser 2 der Flanschbuchse 10 ab.
-
Die
Flanschbuchse 10 und die Mitnehmerscheibe 20 werden
beispielsweise als Kunststoffteile in zwei Schritten in einem gemeinsamen
Werkzeug als 2K-Teile (Zweikomponententeile) mittels eines Spritzprozesses
hergestellt. In einem ersten Schritt wird die Flanschbuchse 10 mit
der Hülse 6 und
dem Flansch 5 gespritzt. Die Ausnehmungen für die Mitnehmer 24 werden
hierbei durch einen Schiebermechanismus aus der Hülse 6 und
dem Flansch 5 ausgespart. In einem zweiten Schritt werden
die Schieber für
die Mitnehmer 24 zurückgefahren
und die Flanschfläche
auf der Hülsenseite
der Flanschbuchse 10 entsprechend der Dicke 27 der
Mitnehmerscheibe 20 und deren Geometrie verfahren. Jetzt kann
ein anderer Kunststoff in die Form gespritzt werden und die Mitnehmerscheibe 20,
entsprechend der durch die Verschiebungen erzielten Freiräume, ausformen.
Beide Teile 10, 20 werden somit fest zusammengefügt, allerdings
ohne eine stofffeste Verbindung untereinander zu erzielen. Selbstverständlich kann
dieser Vorgang auch in zwei Schritten und in zwei unterschiedlichen
Werkzeugen erfolgen, wobei die im ersten Schritt gespritzte Flanschbuchse 10 in das
zweite Werkzeug umgesetzt werden muss und erst dann die Mitnehmerscheibe 20 angespritzt
werden kann.
-
Diese
Vorgehensweise ist immer dann angesagt, wenn zwei Teile aus unterschiedlichen
Werkstoffen mit voneinander abweichenden Materialeigenschaften zusammengebracht
werden sollen.
-
Die
Flanschbuchse 10 ist in 2 entsprechend
der Beschreibung der 1, jedoch ohne Mitnehmerscheibe 20,
abgebildet. Im Übergangsbereich zwischen
der Hülse 6 und
dem Flansch 5 sind vier Mitnehmeraufnahmen 12 in
einem Winkel von 90 Winkelgraden zueinander beabstandet eingebracht. Diese
Mitnehmeraufnahmen 12 setzen sich aus vier radialen Mitnehmeraufnahmen 13 und
aus 4 axialen Mitnehmeraufnahmen 14 zusammen, wobei die
radialen Mitnehmeraufnahmen 13 im Wesentlichen eine rechteckige
Form aufweisen und sich über
die gesamte Flanschdicke 8 erstrecken. Die axialen Mitnehmeraufnahmen 14 weisen
ebenfalls eine im Wesentlichen rechteckige Form auf und verlaufen
in einer Flucht mit den radialen Mitnehmeraufnahmen 13 entlang
der Hülse 6.
Die Mitnehmeraufnahmen erstrecken sich hierbei über die Wanddicke der Hülse 6.
Eine Ansicht von der Hülsenseite
der Flanschbuchse 10 aus ist in 3 dargestellt.
Sie zeigt die axial und radial fluchtenden Mitnehmeraufnahmen 12 von
der Seite, von der aus die Mitnehmerscheibe 20 flächig auf
dem Flansch 5 zu liegen kommt und mit den Mitnehmern 24 in
die Mitnehmeraufnahmen 12 eingreift. Die Lagerbuchse 1 wird
bei der Montage mit der Hülse
in eine Bohrung eines Bauteils eingeführt. Um diesen Montageablauf
zu vereinfachen weist die Hülse
eine Fase 7 an ihrem freien Ende auf. Der Hülsenteil
der Lagerbuchse 1 kann somit einfacher und schneller in
die aufnehmende Bohrung eingeführt werden.
In den Figuren nicht dargestellt können selbstverständlich an
dem flanschseitigen Ende sowie am hülsenseitigen Ende der Lagerbohrung
der Lagerbüchse 1 Fasen
zur vereinfachten Montage einer Achse angebracht sein. Als bevorzugtes
Hülsenmaterial
kann beispielsweise ein Kunststoff der Gruppe der Polyoxymethylene
verwendet werden. Diesen Kunststoffen werden oftmals Fasern oder
sonstige Füllstoffe
zur Erzielung bevorzugter Materialeigenschaften beigemengt.
-
Die 4 zeigt
eine Ansicht mit vier aus der Mitnehmerscheibe 20 ragenden
Mitnehmern 24. Die abgebildete Ringfläche 9 der Mitnehmerscheibe 20 liegt
im montierten Zustand auf dem Flansch 5 der Flanschbuchse 10 auf.
-
In
axialer Richtung ragt ein Teil der Mitnehmer 24 als axiale
Mitnehmer 23 von der Ringfläche 9 entsprechend
der Flanschdicke 8 der Flanschbuchse 10 hervor.
In radialer Richtung erstrecken sich radiale Mitnehmer 22 zur
Mitte der Mitnehmerscheibe 20 entsprechend der Wanddicke
der Hülse 6 der Flanschbuchse 10.
-
Die
axialen Mitnehmer 23 dienen zur Übertragung bzw. zur Abstützung von
Verdrehungen der Lagerbüchse 1,
wogegen die radialen Mitnehmer 22 ein Abheben der Mitnehmerscheibe 20 von
dem Flansch 5 sicher verhindern. Der axiale Mitnehmer 23 schließt in montierter
Lage bündig
mit der Oberfläche des
Flansches 5 und der radiale Mitnehmer 22 bündig mit
dem Innendurchmesser 2 der Lagerbüchse 1 ab.
-
Die
Anzahl der Mitnehmer 24 und deren Aufnahmen 12 können beliebig
gewählt
werden, wobei deren Anzahl sinnvoller weise entsprechend der zu übertragenden
Kräfte
ermittelt wird. Ein für
die Mitnehmerscheibe 20 besonders gut geeignetes Material
ist beispielsweise ein Kunststoff aus der Gruppe der Polyamide.
Diese Kunststoffe weisen oft einen Anteil von elektrisch leitfähigen Füllstoffen
wie beispielsweise Kohlefasern auf.
-
Die
Abbildung in 5 zeigt die dem Flansch 5 abgewandte
Seite der Mitnehmerscheibe 20. Hier sind auf der Ringfläche 9 4
Ausnehmungen 30 vorgesehen, die in diese Darstellung in
den Winkelbereichen zwischen den Mitnehmern 24 liegen. Dieser
Ausnehmungen 30 weisen in axialer Richtung der Mitnehmerscheibe 20 eine
Verringerung der Dicke a um wenigstens 40% der Mitnehmerscheibe 20 auf.
In radialer Richtung erstrecken sich die Ausnehmungen um ca. 60%
der Kreisringbreite b, wobei eine jede Ausnehmung 30 einen
Winkel α von
ca. 45° einschließt. Die
Ausnehmungen 30 sind in ihrer Anzahl und Dimensionierung
von den zu übertragenden Kräften zwischen
der Lagerbuchse 1 und dem die Lagerbuchse 1 aufnehmenden
Bauteil 34 abhängig. Hierbei
wird bei einem der Buchsenmontage nachfolgenden Schritt ein Kleber/Lack
in die Ausnehmungen 30 eingebracht, der nach seiner Aushärtung eine formschlüssige Verbindung
zwischen der Lagerbuchse 1 und dem aufnehmenden Bauteil 34 schafft.
-
Bei
der Montage wird entsprechend 6 die Hülse 6 der
Lagerbuchse 1 in eine Aufnahmebohrung eines die Lagerbüchse aufnehmenden
Bauteils 34 eingedrückt.
Entsprechend den gewählten
Materialien der Flanschbuchse 10 wird hierbei eine Verdrängung des
Hülsenmaterials
bezweckt um zwischen der Hülse 6 und
dem aufnehmenden Bauteil 34 eine kräfteübertragende Verbindung zu schaffen.
-
Um
eine sicherere Verbindung zwischen dem aufnehmenden Bauteil 34 und
der Lagerbuchse 1 zu erreichen, kann die montierte Einheit
in ein KTL-Bad (Kathaphoresetauchbad) verbracht werden. Hierbei
wird nun eine Spannung in das KTL-Bad eingeleitet, das als erster
elektrischer Anschluss für die
Einleitung eines elektrischen Stroms dient. Im weiteren Verlauf
wird als zweiter elektrischer Anschluss das aufnehmende Bauteil 34 und/oder
die Mitnehmerscheibe 20, die in ihrer Materialeigenschaft
elektrisch Leitfähig
ist, angeschlossen. Bei eingeschaltetem Strom entsteht in den Ausnehmungen 30 ein
elektrisches Feld, das den Kleber/Lack 33 in die durch
die Ausnehmungen 30 und das aufnehmenden Bauteil 34 gebildeten
Hohlräume
einfließen lässt.
-
Der
so eingeflossene Kleber/Lack 33 härtet beispielsweise an der
Luft aus und verbindet somit die Lagerbuchse 1 mit dem
aufnehmenden Bauteil 34. Die Verbindung ist als Kette zwischen
aufnehmendem Bauteil 34 über den Kleber/Lack 33 zur
Mitnehmerscheibe 20 und von der Mitnehmerscheibe 20 über die
Mitnehmer 24 zur Flanschbuchse zu betrachten. Diese Verbindungstechnik
sichert zuverlässig
eine dauerhafte Positionierung der Lagerbuchse 1 zu.
-
Die
Verwendung einer im 2K-Verfahren angespritzte Mitnehmerscheibe 20 ist
dann notwendig, wenn das verwendete Material der Flanschbuchse 10 nicht
mittels eines Klebers/Lack mit dem aufnehmenden Bauteil 34 zu
verbinden ist. Weiter ist zum Eindringen des Klebers/Lacks eine
elektrische Leitfähigkeit
der Lagerbuchse 1 notwendig. Das für eine Lagerbuchse 1 optimale
Material ist vorzugsweise ein verschleißfester, niederen Reibungskoeffizient aufweisender
Kunststoff wie beispielsweise Polyoxymethylen.
-
- 1
- Lagerbuchse
- 2
- Innendurchmesser
Hülse
- 3
- Außendurchmesser
Hülse
- 4
- Einbautiefe
Hülse
- 5
- Flansch
- 6
- Hülse, zylindrischer
Teil
- 7
- Fase
- 8
- Flanschdicke
- 9
- Ringfläche
- 10
- Flanschbuchse
- 11
- erstes
Teil/Bauteil
- 12
- Aufnahme
Mitnehmer
- 13
- Aufnahme
radialer Mitnehmer
- 14
- Aufnahme
axialer Mitnehmer
- 20
- Mitnehmerscheibe
- 21
- zweites
Tei/Bauteil
- 22
- radialer
Mitnehmer
- 23
- axialer
Mitnehmer
- 24
- Mitnehmer
- 25
- radiale
Abmessung Mitnehmer
- 26
- axiale
Abmessung Mitnehmer
- 27
- Dicke
der Mitnehmerscheibe
- 30
- Ausnehmung
- 31
- axiale
Abmessung Mitnehmer, axiale Tiefe
- 32
- radiale
Abmessung Mitnehmer, radiale Tiefe
- 33
- KTL-Lack,
Kleber
- 34
- aufnehmendes
Bauteil
- α
- Öffnungswinkel