DE102009011045B4

DE102009011045B4 - Lagerbuchse, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie Verwendung derselben

Info

Publication number: DE102009011045B4
Application number: DE102009011045.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Edler; Michael Thiel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-02-28
Filing date: 2009-02-28
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2029-03-01
Also published as: DE102009011045A1

Abstract

Lagerbuchse (5), mit einem rotationssymmetrischen Grundkörper (6), und mit beidenends in der Innen- und/oder Außenkontur (7, 21) desselben ausgebildeten radial einseitig offenen Taschen (8, 9), die sich von der jeweiligen Stirnfläche (10, 11) des Grundkörpers (6) ausgehend, axial nach innen erstrecken, wobei innerhalb besagter Taschen (8, 9) je ein über die Mantelfläche (12, 22) des Grundkörpers (6) hinausragendes und in radialer Richtung des Grundkörpers (6) federelastisch ausgebildetes Stützelement (13) angeordnet ist, welches infolge einer radial einwirkenden Kraft, eine Gegenkraft aufbringend, in besagte Tasche (8, 9) einrückbar ist, wobei das Stützelement (13) einstückig mit dem Grundkörper (6) ausgebildet ist, und wobei das Stützelement (13) mittels eines federelastisch ausgebildeten Radialsteges (17) innerhalb der Tasche (8, 9) am Grundkörper (6) abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerbuchse gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie zur Verwendung derselben.
Aus der US 4,208,075 A ist ein Linearlager bekannt, welches an seinen axialen Enden jeweils mehrfach längsgeschlitzt ist, so dass in radialer Richtung gesehen flexible Zungen entstehen. An den freien Enden der Zungen befinden sich in Umfangsrichtung abwechselnd an der Außenwand und an der Innenwand Radialvorsprünge zur Anlage gegen eine Aufnahmebohrung und eine zu lagernde Welle. Für ein Radiallager ist eine solche Anordnung jedoch nur bedingt geeignet.
Des Weiteren ist aus der DE 100 39 808 A1 eine Kunststoff-Gleitlagerbuchse für ein Radiallager, umfassend einen Gleitbereich zur Anordnung zwischen der Innenwand einer Bohrung und der Außenwand einer Welle bekannt, welche mehrere in dem Gleitbereich ausgebildete Hohlräume sowie diesen zugeordnete Radialvorsprünge, die in Radialrichtung der Hohlräume an einer kreiszylindrischen Außenwand und/oder einer kreiszylindrischen Innenwand ausgebildet sind, aufweist. Durch diese Maßnahme ist ein Spiel- bzw. Toleranzausgleich derart gestattet, dass etwaige Maßabweichungen des Innendurchmessers der Bohrung und des Außendurchmessers der Welle sowie insbesondere auch temperaturinduzierte Ausdehnungen des Gleitbereiches kompensiert werden.
Aus der DE 10 2006 058 994 A1 und der DE 10 2007 032 500 A1 ist jeweils ein Fußhebelwerk für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches einen Pedalhebel aufweist, der über eine Lagerbuchse auf einer Lagerachse eines Lagerbockes des Fußhebelwerks gelagert ist.
Aus der DE 103 36 799 A1 ist ein Fußhebelwerk bekannt, welches einen Lagerbock, einen Fußhebel, der an dem Lagerbock schwenkbar gelagert ist, und einen Bolzen aus Kunststoff als Schwenkachse für den Fußhebel umfasst. Der Fußhebel ist unter Vermittlung endseitig des Lagerbolzens angeordneter zylindrischer Buchsen auf dem Lagerbolzen gelagert. Zur Verringerung eines gegebenenfalls vorhandenen Radialspieles zu dem Lagerbolzen weist eine jede Buchse einenends mehrere am Umfang verteilt angeordnete Taschen auf. Aus diesen Taschen steht jeweils ein Segment in Richtung zur Achsmitte der Buchse über die Innenwand derselben vor. Bei einer Belastung sollen die Segmente auf den Innendurchmesser der Buchse zurückgedrückt werden.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine im Hinblick auf den Stand der Technik alternative Lagerbuchse, insbesondere für ein Radiallager, zu schaffen, welche einfach und kostengünstig herstellbar und montierbar ist und mittels derer etwaige Toleranzen einfach und kostengünstig ausgeglichen werden können.
Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch eine Lagerbuchse mit einem rotationssymmetrischen Grundkörper, und mit beidenends in der Innen- und/oder Außenkontur desselben ausgebildeten radial einseitig offenen Taschen, die sich von der jeweiligen Stirnfläche des Grundkörpers ausgehend, axial nach innen erstrecken, wobei innerhalb besagter Taschen je ein über die Mantelfläche des Grundkörpers hinausragendes und in radialer Richtung des Grundkörpers federelastisch ausgebildetes Stützelement angeordnet ist, welches infolge einer radial einwirkenden Kraft, eine Gegenkraft aufbringend, in besagte Tasche einrückbar ist, wobei das Stützelement einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet ist, und wobei das Stützelement mittels eines federelastisch ausgebildeten Radialsteges innerhalb der Tasche am Grundkörper abgestützt ist.
Das Stützelement kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante nach Art eines Federarms an einer in axialer Richtung des Grundkörpers gesehen innenliegenden Stirnfläche der Tasche mit dem Grundkörper fest verbunden sein und sich im Wesentlichen axial in Richtung der Stirnfläche des Grundkörpers, sozusagen frei auskragend, erstrecken, wobei das freie Ende des Stützelementes zwar radial über die Mantelfläche des Grundkörpers hinausragt, jedoch radial in die Tasche federelastisch einrückbar ist. Vorteilhaft kann der besagte Radialsteg einstückig mit dem Grundkörper und/oder dem Stützelement verbunden sein. Besagter Radialsteg erstreckt sich dabei vorteilhaft in axialer Richtung des Grundkörpers. Wie die Erfindung weiter vorsieht, sind die Taschen samt Stützelemente zweckmäßigerweise gleichmäßig über den Umfang des Grundkörpers verteilt angeordnet. Ferner können die Taschen samt Stützelemente beider axial gegenüberliegender Enden des Grundkörpers über den Umfang derselben gesehen zueinander versetzt angeordnet sein. Vorteilhaft besteht die Lagerbuchse aus einem Kunststoff. Weiter vorteilhaft ist der Grundkörper der Lagerbuchse zylindrisch ausgebildet.
Das Verfahren zur Herstellung einer Lagerbuchse der oben beschriebenen Art, zeichnet sich dadurch aus, dass die Lagerbuchse aus Kunststoff nach einem an sich bekannten Kunststoff-Gieß- oder -Press-Verfahren hergestellt und wechselseitig entformt wird, indem die Formtrennungslinie im „Zick-Zack“ durch das Innere und/oder Äußere der Lagerbuchse läuft und jeweils die federelastisch abgestützten Stützelemente des einen Endes des Grundkörpers der Lagerbuchse zum anderen Ende desselben hin entformt werden.
Die erfindungsgemäße Lagerbuchse bietet sich vorteilhaft zum Ausgleich von etwaigen Toleranzen der Lagerbauteile, besonders vorteilhaft zum Ausgleich von Toleranzen bei der Lagerung einer Druckstange einer Pedalanordnung eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, auf einem Lagerbolzen, der seinerseits an einem Pedal abgestützt ist, an.
Die vorgeschlagene Lagerbuchse hat im Hinblick auf herkömmliche mehrere Vorteile. Zum einen gestattet sie einen wirkungsvollen Toleranzausgleich. Zum anderen ist sie einfach und kostengünstig aus Kunststoff nach einem an sich bekannten Kunststoff-Gieß- oder -Press-Verfahren herstellbar, wobei aufgrund der Besonderheit des in Rede stehenden Herstellungsverfahrens infolge vermiedener Hinterschnitte eine Zwangsentformung entbehrlich ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

1 äußerst schematisch eine Pedalanordnung eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten und nach einem Kunststoff-Gieß- oder -Press-Verfahren hergestellten Lagerbuchse,
2 die erfindungsgemäß ausgebildete Lagerbuchse in einer perspektivischen Einzelteilansicht, und
3 einen Axialschnitt der Lagerbuchse mit der Darstellung der Entformrichtung und des Verlaufs der Formtrennung.

1 zeigt beispielgebend eine Pedalanordnung 1 eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs. Diese umfasst einen eine an sich bekannte Druckstange 2 tragenden Lagerbolzen 3, der seinerseits an einem Pedal 4 abgestützt ist, wobei die Druckstange 2 vermittels einer aus einem geeigneten Kunststoff bestehenden Gleit-Lagerbuchse 5 auf dem Lagerbolzen 3 schwenkbar gelagert ist. Die Druckstange 2 stellt dabei die Wirkverbindung des Pedals 4 zu einem an sich bekannten Aggregat des Fahrzeugs, beispielsweise zu einem nicht näher dargestellten Bremskraftverstärker her.
In der Praxis kann aufgrund fertigungsbedingter Toleranzen die Lagerstelle in radialer Richtung ein derart großes Spiel aufweisen, dass dieses zu einem geminderten Fahrkomfort und zu erhöhtem Verschleiß der Lagerbauteile führt. Um diesem Umstand zu begegnen, ist gemäß den 2 und 3 eine Lagerbuchse 5 mit einem rotationssymmetrischen, insbesondere zylindrischen Grundkörper 6 vorgesehen, der seinerseits vorliegend beidenends in der Innenkontur 7 desselben ausgebildete radial einseitig offenen Taschen 8, 9 aufweist, die sich von der jeweiligen Stirnfläche 10, 11 des Grundkörpers 6 ausgehend, axial nach innen erstrecken.
Innerhalb besagter Taschen 8, 9 ist je ein über die innere Mantelfläche 12 des Grundkörpers 6 hinausragendes und in radialer Richtung des Grundkörpers 6 federelastisch ausgebildetes Stützelement 13 angeordnet, welches infolge einer radial einwirkenden Kraft, vorliegend infolge der Montage des Lagerbolzens 3 respektive des Einführens des Lagerbolzens 3 in die Bohrung 14 der Lagerbuchse 5 bzw. des Grundkörpers 6 derselben in die Tasche 8, 9 einrückbar ist und dabei eine Gegenkraft aufbringt, die den Ausgleich etwaiger fertigungsbedingter Toleranzen in der Lagerstelle in radialer Richtung derselben bewirkt.
Die Stützelemente 13 sind vorliegend nach Art eines Federarms an einer in axialer Richtung des Grundkörpers 6 gesehen innenliegenden Stirnfläche 15 der Tasche 8, 9 mit dem Grundkörper 6 fest, d. h., einstückig verbunden und erstrecken sich im Wesentlichen axial in Richtung der Stirnfläche 10 bzw. 11 des Grundkörpers 6. Wie bereits vorstehend erwähnt, ragt das freie Ende 16 eines jeden Stützelementes 13 dabei radial über die innere Mantelfläche 12 des Grundkörpers 6 hinaus, ist jedoch radial in die Tasche 8, 9 federelastisch einrückbar.
Zur Erhöhung der vom Stützelement 13 auf vorliegend den montierten Lagerbolzen 3 aufgebrachten Gegenkraft und zur Verbesserung der anwendungsbezogenen definierten Einstellung derselben, ist jedem Stützelement 13 zusätzlich ein federelastisch ausgebildeter Radialsteg 17 zugeordnet, der sich in axialer Richtung des Grundkörpers 6 erstreckt und vermittels dessen sich das Stützelement 13 innerhalb der Tasche 8, 9 am Grundkörper 6 radial abstützt.
Auch durch die Wahl der Materialstärke und des Querschnittes des besagten Radialsteges 17 sowie des Stützelementes 13 nach Art eines Federarms bzw. dessen Anbindung an die Stirnfläche 15 der Tasche 8, 9 kann vorteilhaft auf die einzustellende Federelastizität bzw. die bewirkte Gegenkraft des Gesamtsystems, bestehend aus dem Stützelement 13 und dem Radialsteg 17, auf den Lagerbolzen 3 Einfluss genommen werden. So ist es beispielsweise denkbar, den Querschnitt des Stützelementes 13 und/oder des Radialsteges 17 über die Erstreckung derselben verschieden auszubilden (nicht näher dargestellt).
Der Radialsteg 17 ist hierbei vorteilhafterweise einstückig mit dem Grundkörper 6 und/oder dem Stützelement 13 ausgebildet.
Wie den 2 und 3 weiter zu entnehmen ist, sind die Taschen 8, 9 samt der Stützelemente 13 gleichmäßig über den Umfang des Grundkörpers 6 verteilt, welches sich bekanntermaßen vorteilhaft auf die Kraftverteilung in der Lagerstelle auswirkt. Des Weiteren ist festzustellen, dass die Taschen 8, 9 samt der Stützelemente 13 beider axial gegenüberliegender Enden des Grundkörpers 6 über den Umfang derselben gesehen zueinander versetzt angeordnet sind.
Zum einen wirkt sich eine derartige Anordnung ebenfalls vorteilhaft auf die Kraftverteilung in der Lagerstelle aus, zum anderen gestattet eine derartige Anordnung auch die Anwendung eines einfachen und kostengünstigen Herstellungsverfahrens.
So ist es gestattet, die Lagerbuchse 5 aus Kunststoff nach einem an sich bekannten Kunststoff-Gieß- oder -Press-Verfahren herzustellen, wobei die Lagerbuchse 5 wechselseitig entformt wird, indem die in 3 gestrichelt dargestellte Formtrennungslinie 18 sozusagen im „Zick-Zack“ durch das Innere der Lagerbuchse 5 läuft, d. h., alternierend bzw. vor und zurück läuft, wodurch die federelastisch abgestützten Stützelemente 13 des einen Endes des Grundkörpers 6 der Lagerbuchse 5 zum jeweils anderen Ende desselben hin entformt werden. Unter Bezugnahme auf die 3 werden somit die Stützelemente 13 auf der linken Seite nach rechts (Entformungs-Richtungspfeil 19) und die Stützelemente 13 auf der rechten Seite nach links (Entformungs-Richtungspfeil 20) entformt.
Die jeweilige Formenhälfte des nicht näher dargestellten Gießwerkzeugs taucht dabei in die Bohrung 14 der Lagerbuchse 5 bis zum gegenüberliegenden Ende derselben ein und verfügt im Bereich der gegenüberliegend auszubildenden Stützelemente 13 über entsprechende Kavitäten die die Ausbildung von in die Bohrung 14 radial hinein ragenden Stützelementen 13 gestatten.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen besonderen Ausbildung der Lagerbuchse 5 sind Hinterschnitte vorteilhaft vermieden, wodurch eine Zwangsentformung entbehrlich ist, welches sich wiederum vorteilhaft auf die Qualität respektive Maßhaltigkeit der Lagerbuchse 5 und die Herstellungskosten, insbesondere im Hinblick auf die Zykluszeit auswirkt.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel stellt im Wesentlichen auf eine Lagerbuchse 5 ab, die ihrerseits in der Innenkontur 7 ausgebildete radial einseitig offenen Taschen 8, 9 mit in radialer Richtung des Grundkörpers 6 federelastisch ausgebildeten Stützelementen 13, die über die innere Mantelfläche 12 des Grundkörpers 6 hinausragen, jedoch in die jeweilige Tasche 8, 9 einrückbar sind, aufweist.
Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel, sondern erfasst auch eine Lagerbuchse 5 mit in der Außenkontur 21 derselben ausgebildeten einseitig offenen Taschen 8, 9 mit Stützelementen 13, die über die äußere Mantelfläche 22 des Grundkörpers 6 hinausragen, jedoch federelastisch radial in die jeweilige Tasche 8, 9 einrückbar sind, sowie eine Lagerbuchse 5, bei der sowohl in der Innenkontur 7 als auch in der Außenkontur 21 derartige Taschen 8, 9 mit Stützelementen 13 ausgebildet sind (nicht näher dargestellt).
Bezugszeichenliste

1: Pedalanordnung
2: Druckstange
3: Lagerbolzen
4: Pedal
5: Lagerbuchse
6: Grundkörper (Lagerbuchse 5)
7: Innenkontur (Grundkörper 6)
8: Taschen
9: Taschen
10: Stirnfläche (Grundkörper 6)
11: Stirnfläche (Grundkörper 6)
12: innere Mantelfläche
13: Stützelement
14: Bohrung (Lagerbuchse 5/ Grundkörper 6)
15: Stirnfläche (Tasche 8, 9)
16: freies Ende (Stützelement 13)
17: Radialsteg
18: Formtrennungslinie
19: Entformungs-Richtungspfeil
20: Entformungs-Richtungspfeil
21: Außenkontur (Grundkörper 6)
22: äußere Mantelfläche

Claims

Lagerbuchse (5), mit einem rotationssymmetrischen Grundkörper (6), und mit beidenends in der Innen- und/oder Außenkontur (7, 21) desselben ausgebildeten radial einseitig offenen Taschen (8, 9), die sich von der jeweiligen Stirnfläche (10, 11) des Grundkörpers (6) ausgehend, axial nach innen erstrecken, wobei innerhalb besagter Taschen (8, 9) je ein über die Mantelfläche (12, 22) des Grundkörpers (6) hinausragendes und in radialer Richtung des Grundkörpers (6) federelastisch ausgebildetes Stützelement (13) angeordnet ist, welches infolge einer radial einwirkenden Kraft, eine Gegenkraft aufbringend, in besagte Tasche (8, 9) einrückbar ist, wobei das Stützelement (13) einstückig mit dem Grundkörper (6) ausgebildet ist, und wobei das Stützelement (13) mittels eines federelastisch ausgebildeten Radialsteges (17) innerhalb der Tasche (8, 9) am Grundkörper (6) abgestützt ist.
Lagerbuchse (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (13) nach Art eines Federarms an einer in axialer Richtung des Grundkörpers (6) gesehen innenliegenden Stirnfläche (15) der Tasche (8, 9) mit dem Grundkörper (6) fest verbunden ist und sich axial in Richtung der Stirnfläche (10, 11) des Grundkörpers (6) erstreckt, wobei das freie Ende (16) des Stützelementes (13) zwar radial über die Mantelfläche (12, 22) des Grundkörpers (6) hinausragt, jedoch radial in die Tasche (8, 9) federelastisch einrückbar ist.
Lagerbuchse (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Radialsteg (17) einstückig mit dem Grundkörper (6) und/oder dem Stützelement (13) ausgebildet ist.
Lagerbuchse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Radialsteg (17) sich in axialer Richtung des Grundkörpers (6) erstreckt.
Lagerbuchse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (8, 9) samt Stützelemente (13) gleichmäßig über den Umfang des Grundkörpers (6) verteilt angeordnet sind.
Lagerbuchse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (8, 9) samt Stützelemente (13) beider axial gegenüberliegender Enden des Grundkörpers (6) über den Umfang derselben gesehen zueinander versetzt angeordnet sind.
Lagerbuchse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (5) aus einem Kunststoff besteht.
Lagerbuchse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) zylindrisch ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Lagerbuchse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (5) aus Kunststoff nach einem an sich bekannten Kunststoff-Gieß- oder -Press-Verfahren hergestellt und wechselseitig entformt wird, indem die Formtrennungslinie (18) im „Zick-Zack“ durch das Innere und/oder Äußere der Lagerbuchse (5) läuft und jeweils die federelastisch abgestützten Stützelemente (13) des einen Endes des Grundkörpers (6) der Lagerbuchse (5) zum anderen Ende desselben hin entformt werden.
Verfahren zur Verwendung einer Lagerbuchse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Ausgleich von Toleranzen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (5) zum Ausgleich von Toleranzen bei der Lagerung einer Druckstange (2) einer Pedalanordnung (1) eines Fahrzeugs auf einem Lagerbolzen (5), der seinerseits an einem Pedal (4) abgestützt ist, verwendet wird.