DE102009044958A1

DE102009044958A1 - Elastomeres Buchsenlager mit Kunststoffaußenrohr

Info

Publication number: DE102009044958A1
Application number: DE102009044958A
Authority: DE
Inventors: Jörg Scharf
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Boge Elastmetall GmbH
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2011-04-07
Also published as: EP2480800B2; WO2011035779A1; EP2480800B1; EP2480800A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elastomeres Buchsenlager mit einem metallischen Innenteil (1), einem das Innenteil (1) umgebenden Außenrohr (2) und einem zwischen dem Innenteil (1) und dem Außenrohr (2) angeordneten, mit ihnen durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper (3). Das im Wesentlichen zylinderförmige Außenrohr (2) besteht aus einem Kunststoff. Zur Erhöhung der Auspresskraft des durch ein Aufnahmeauge (5) aufzunehmenden Buchsenlagers weist dessen Außenrohr (2) erfindungsgemäß eine dünne Ummantelung (4) in Form einer an das Außeniese elastomere Ummantelung (4) wird mit einer Dicke (d) von weniger als 2 mm ausgeführt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildungsform ist sie als eine Gummihaut mit einer Dicke (d) von 0,2 mm oder geringer ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein elastomeres Buchsenlager, dessen im Wesentlichen zylinderförmige Außenhülse beziehungsweise dessen Außenrohr aus einem Kunststoff besteht. Sie bezieht sich auf ein Buchsenlager der genannten Art, dessen Auspresskraft durch die erfindungsgemäße Gestaltung erhöht ist.
Elastomere Buchsenlager beziehungsweise Gummibuchsen werden insbesondere im Fahrzeugbau zur Lagerung unterschiedlicher Fahrzeugkomponenten in großem Umfang und in verschiedenen Ausbildungsformen eingesetzt. Entsprechend ihrem grundsätzlichen Aufbau bestehen derartige Lager aus einem strang- oder rohrförmigen metallischen Innenteil, einem dieses Innenteil im Allgemeinen konzentrisch umgebenden Außenrohr und einem zwischen dem Innenteil und dem auch als Außenhülse bezeichneten Außenrohr angeordneten und mit ihnen durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper, durch welchen eine Dämpfungsfeder gebildet ist. Ein gattungsgemäßes Lager ist beispielsweise aus der DE 40 20 713 A1 bekannt. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Einsatzzweck und dem im Zusammenhang damit geforderten Dämpfungsverhalten kann die Dämpfungswirkung des Lagerkörpers gegebenenfalls zusätzlich durch ein hydraulisches Dämpfungssystem ergänzt sein. Hierzu sind dann in dem Lager mindestens zwei Kammern zur Aufnahme eines fluiden Dämpfungsmittels ausgebildet, welche durch mindestens einen Dämpfungsmittelkanal miteinander verbunden sind. Bei bekannten Buchsenlagern besteht das Außenrohr beziehungsweise die Außenhülse, ebenso wie das Innenteil, zumeist aus Metall. Insbesondere zur Gewichtsreduktion wird jedoch das Außenrohr eines Buchsenlagers in neuerer Zeit teilweise auch aus Kunststoff ausgebildet. Buchsenlager der beschriebenen Art werden in Kraftfahrzeugen unter anderem auch zur Lagerung von Teilen des Fahrwerks eingesetzt. Soweit sie dabei beispielsweise zur Lagerung von Fahrwerkslenkern eingesetzt werden, ist es üblich, die Lager zur Verbindung mit dem Fahrwerkslenker in ein an dem Fahrwerkslenker vorgesehenes Aufnahmeauge einzupressen. In der Praxis besteht hierbei die Forderung, dass die Verbindung zwischen dem Buchsenlager und dem Fahrwerkslenker hohen Auspresskräften standhalten muss, damit das Lager bei entsprechenden Belastungen nicht aus dem Aufnahmeauge herausgedrückt wird. Dabei hat es sich gezeigt, dass die Auspresskräfte von Buchsenlagern, welche eine Außenhülse aus Kunststoff aufweisen, deutlich geringer sind, als bei Lagern mit einem Außenrohr aus Stahl oder Aluminium. Ein zur Aufnahme durch ein Aufnahmeauge vorgesehenes elastomeres Buchsenlager, dessen Außenhülse aus Kunststoff besteht, ist beispielsweise durch die DE 10 2004 054 618 A1 bekannt geworden. Die in der Druckschrift beschriebene Lösung bezieht sich insbesondere auch auf Maßnahmen zur Erhöhung der Auspresskraft des Lagers. Demgemäß weist das beschriebene Lager eine spezielle Geometrie mit einer Taillierung seines Lagerkörpers auf, welcher die bezogen auf seine axiale Erstreckung im Bereich der Taillierung angeordnete Außenhülse aus Kunststoff axial beidseitig bei teilweiser radialer Überdeckung überragt. Entsprechend einer vorgesehenen Ausbildungsform ist zudem an dem Lagerkörper im Bereich seiner Taille ein Hinterschnitt zur Erhöhung der Auspresskraft vorgesehen. Insoweit weist das beschriebene Lager eine vergleichsweise komplizierte geometrische Form auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung anzugeben, welche es ermöglicht, die Auspresskraft bei einem mit einer Außenhülse aus Kunststoff ausgestatteten Buchsenlager unter Beibehaltung einer einfachen Form für das Lager zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch ein elastomeres Buchsenlager mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein die Herstellung eines derartigen Lagers ermöglichendes Verfahren ist durch die Merkmale des ersten verfahrensbezogenen Anspruchs charakterisiert. Vorteilhafte Ausbeziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind durch die jeweiligen Unteransprüche gegeben. Das zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene elastomere Buchsenlager ist insbesondere zur Aufnahme durch ein Aufnahmeauge bestimmt, in welches das Buchsenlager eingepresst wird. Es besteht in an sich bekannter Weise aus einem metallischen Innenteil, einem das Innenteil umgebenden Außenrohr und einem zwischen dem Innenteil und dem Außenrohr angeordneten, mit ihnen durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper. Dabei besteht das Außenrohr entsprechend der Aufgabe aus einem Kunststoff. Das metallische Innenteil ist strang- oder rohrförmig ausgebildet. Zur Erhöhung der Auspresskraft des durch ein Aufnahmeauge aufzunehmenden Buchsenlagers weist dessen Außenrohr erfindungsgemäß eine dünne Ummantelung in Form einer an das Außenrohr vulkanisierten elastomeren Schicht auf. Während der Kunststoff, aus welchem das Außenrohr ausgebildet ist, ein gewisses Kriechverhalten zeigt, durch welches die Auspresskraft eines entsprechenden Lagers gegenüber Buchsenlagern mit einer Außenhülse aus Stahl oder Aluminium deutlich herabgesetzt ist, weist die nach der Erfindung vorgesehene elastomere Ummantelung ein Verharrungsvermögen auf, so dass in Bezug auf ein das Lager aufnehmendes Aufnahmeauge eine hohe Auspresskraft sichergestellt wird. Hierdurch ist es möglich, ein für die Aufnahme durch ein Aufnahmeauge vorgesehenes Buchsenlager zur Verfügung zu stellen, welches aufgrund der Beschaffenheit seines Außenrohres aus einem Kunststoff ein vergleichsweise geringes Gewicht besitzt und dennoch eine hohe Auspresskraft aufweist. Durch die Ummantelung des Außenrohrs mit dem Elastomer wird dabei das Gewicht des Buchsenlagers kaum beeinflusst. Auch bedarf es zur Sicherstellung einer hohen Auspresskraft des Lagers hinsichtlich der Lagergeometrie keiner besonderen Gestaltungsmaßnahmen. Vorzugsweise ist die Ummantelung des Außenrohrs des Buchsenlagers als eine dünne Gummischicht ausgebildet, die weniger als 2 mm dick ist. Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung weist die Ummantelung sogar nur eine Schichtdicke von 0,2 mm oder noch weniger auf, so dass sie sich gleichsam als eine das Kunststoffaußenrohr umgebende Gummihaut darstellt. Dies bietet den Vorteil, dass dem eigentlich aus Kunststoff bestehenden Außenrohr Oberflächeneigenschaften von Gummi verliehen werden, durch dessen Verharrungsvermögen sich, wie bereits ausgeführt, die Auspresskraft des Lagers deutlich erhöht, wobei das Lager aber dennoch am Einbauort ohne Verwendung eines zusätzlichen Gleitmittels in das zu seiner Aufnahme vorgesehene Aufnahmeauge eingepresst werden kann. Ebenso wie von Lagern mit einem metallischen Außenrohr beziehungsweise einem Aluminiumaußenrohr bekannt, wird dabei, aufgrund der zwischen dem beschichteten Außenrohr und dem Aufnahmeauge bestehenden Überdeckung für das Einpressen eine entsprechend hohe Kraft benötigt, wobei sich aber aufgrund der extrem geringen Schichtdicke die Gummiummantelung während des Einpressvorgangs nicht zusammenschiebt. Da die dünne Gummierung durch Vulkanisation fest auf das Außenrohr aufgehaftet wird, wirkt sie im Grunde vergleichbar einer festhaftenden, sich beim Einpressen nicht zusammenschiebenden Lackschicht. Grundsätzlich ist es denkbar, das Außenrohr des Lagers nur abschnittsweise mit einer entsprechenden elastomeren Ummantelung zu versehen. Günstiger und insbesondere bei sehr geringen Schichtdicken beziehungsweise bei einer als sehr dünne Gummihaut ausgebildeten Ummantelung bevorzugt, ist es jedoch, wenn die Ummantelung das Außenrohr über dessen gesamte axiale Erstreckung umgibt. Das erfindungsgemäße Prinzip einer Ummantelung mit einer elastomeren Schicht ist grundsätzlich bei allen Buchsenlagern mit einem aus Kunststoff bestehenden Außenrohr anwendbar. Demgemäß kann das Außenrohr beziehungsweise die Außenhülse des erfindungsgemäßen Buchsenlagers vorzugsweise aus einem Polyamid, einem Polyurethan oder auch aus einem ABS-Kunststoff (Acrylnitril-Butadien-Styrol) bestehen. Ferner ist es möglich, das Lager in Abhängigkeit vom jeweiligen Einsatzzweck auch als Hydrobuchse auszubilden. Hierbei sind dann, wie aus dem Stand der Technik bekannt, in dem Lager mindestens zwei Kammern zur Aufnahme eines fluiden Dämpfungsmittels ausgebildet, welche durch mindestens einen Kanal miteinander verbunden sind. Nach dem zur Herstellung des zuvor beschriebenen elastomeren Buchsenlagers und zur Lösung der Aufgabe vorgesehenen Verfahren wird zur Ummantelung des Außenrohres ein vorgefertigtes elastomeres Formteil in die bei der Herstellung der Buchse zur Vulkanisation verwendete Form eingelegt und dieses beispielsweise schlauchförmige Formteil gemeinsam mit der Buchse vulkanisiert. Für eine sichere Verbindung der Ummantelung mit dem Außenrohr erfolgt die Vulkanisation der Ummantelung vorzugsweise durch die Kombination eines zur Erzeugung der Außenhülse verwendeten Spritzpressverfahrens (TM-Transfer Moulding) oder eines Spritzgießverfahrens (IM-Injection Moulding) mit einem Postbondingprozess, bei welchem das bereits teilvulkanisierte Gummiformteil während der Erzeugung des Außenrohrs vollständig ausvulkanisiert und dabei mit dem, vorzugsweise mit einer Haftschicht beziehungsweise einem zusätzlichen Haftmittel versehenen Außenrohr verbunden wird. Ein entsprechendes, das Anhaften eines teilvulkanisierten Formteils an eine Metall- oder Kunststofffläche durch dessen Ausvulkanisieren ermöglichendes Verfahren, für welches inzwischen der Begriff Postbonding gebräuchlich ist wird beispielsweise in der DE 199 19 573 A1 beschrieben. Mit dem beschriebenen Verfahren einer Kombination aus TM-Transfer oder IM-Injection mit einem Postbondingprozess lassen sich elastomere Ummantelungen mit Schichtdicken von weniger als 2 mm realisieren, wobei jedoch zur Erzeugung ultradünner, hautartiger Gummischichten mit einer Dicke von 0,2 mm oder weniger, andere Verfahren zum Einsatz gelangen. Eine als ultradünne Schicht beziehungsweise Gummihaut ausgeführte Ummantelung weist zwar ein etwas geringeres Verharrungsvermögen auf als eine in der zuvor beschriebenen Weise mit Hilfe eines teilvulkanisierten elastomeren Formteils durch Postbonding erzeugte Ummantelung. Dennoch wird die Auspresskraft des Buchsenlagers gegenüber einer Ausbildung mit einem nicht mit einer elastomeren Ummantelung versehenen Kunststoffaußenrohr deutlich erhöht. Auch die aufgrund der geringen Schichtdicke der Ummantelung im Vergleich zur Verwendung eines durch Postbonding gehafteten Formteils gegebenenfalls etwas geringere Entkopplung des Außenrohrs gegenüber Schwingungen ist hinnehmbar. Dem steht der schon genannte Vorteil gegenüber, dass ein mit einer derartig dünnen Gummihaut versehenes Buchsenlager bei seinem Einbau ohne eine Verwendung von Gleitmittel in das Aufnahmeauge eingepresst werden kann und sich der Gummi beim Einpressen in das Aufnahmeauge nicht zusammenschiebt.
Die Erfindung soll nachfolgend nochmals anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: eine teilweise geschnittene räumliche Darstellung einer Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Buchsenlagers,
2: das Buchsenlager gemäß 1 in einer Explosionsdarstellung.
3a, 3b: den Einfluss der Schichtdicke für die Ummantelung des Außenrohrs auf das Verhalten beim Einpressen des Lagers in ein Aufnahmeauge
Die 1 zeigt eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen elastomeren Buchsenlagers in einer räumlichen Darstellung, wobei das Lager zur besseren Verdeutlichung seines Aufbaus in einem Teilschnitt dargestellt ist. Das Lager besteht aus dem rohrförmigen metallischen Innenteil 1, dem dieses Innenteil 1 konzentrisch umgebenden Außenrohr 2 aus Kunststoff und dem zwischen dem Innenteil 1 und dem Außenrohr 2 angeordneten und mit ihnen durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper 3. Gemäß der Erfindung ist das aus Kunststoff bestehende Außenrohr 2 mit einer Ummantelung 4 in Form einer dünnen elastomeren Schicht, vorzugsweise einem Gummimantel, versehen. Die dünne Ummantelung 4 aus Gummi bedeckt das Außenrohr 2 über dessen gesamte Erstreckung in der axialen Richtung a und weist eine Dicke d von zumindest weniger als 2 mm auf. Die Ummantelung 4 kann aber mit Hilfe entsprechender Fertigungsverfahren, wie bereits ausgeführt, auch durch eine Beschichtung des Außenrohrs 2 mit einer sehr dünnen Gummihaut einer Dicke d von 0,2 mm oder geringer realisiert werden. In der 2 ist das Buchsenlager gemäß der 1 nochmals in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Hier sind seine einzelnen Elemente, nämlich das rohrförmige Innenteil 1, der elastomere Lagerkörper 3 beziehungsweise die Gummifeder, das Kunststoffaußenrohr 2 sowie die elastomere Ummantelung 4 des Außenrohrs nochmals gut zu erkennen. Die Ummantelung 4 des Außenrohrs 2 wird, sofern sie nicht als eine nur Bruchteile von Millimetern starke Gummihaut ausgebildet ist, dadurch realisiert, dass das in der 2 erkennbare Formteil aus Gummi in eine zur Herstellung des Buchsenlagers bei der Vulkanisation verwendete Form eingelegt und gemeinsam mit dem Buchsenlager vulkanisiert wird. In den 3a und 3b, in denen das erfindungsgemäße Buchenslager in einer Schnittdarstellung mit einem in axialer Richtung geführten Schnitt dargestellt ist, wird der Vorgang des Einpressens des Buchsenlagers in ein Aufnahmeauge 5 in einer Prinzipdarstellung veranschaulicht. Aufgrund der auf ihre Bemessung zurückzuführenden Überdeckung zwischen dem gummiummantelten Außenrohr 2 des Buchsenlagers und dem Aufnahmeauge 5 sowie aufgrund des hohen Beharrungsvermögens der Ummantelung 4, welche im Ergebnis zu der erfindungsgemäß angestrebten hohen Auspresskraft des Gummilagers führt, kann es beim Einpressen des Gummilagers in das Aufnahmeauge 5, wie in der 3a gezeigt, dazu kommen, dass sich die Ummantelung 4 beziehungsweise der Gummimantel beim Einpressvorgang zusammenschiebt. Dies kann durch den Einsatz eines Gleitmittels verhindert werden. Noch günstiger kann es jedoch sein, die Ummantelung 4, wie bei einer vorteilhaften Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Buchsenlagers vorgesehen, als eine sehr dünne Gummihaut mit einer Schichtdicke von 0,2 mm und darunter auszubilden. Die Dicke der Ummantelung 4 ist damit so gering, dass der Eindruck entstehen könnte, das Außenrohr 2 sei gewissermaßen mit einer elastomeren Lackierung versehen worden. Die Ummantelung 4 haftet hierbei auch vergleichbar fest wie eine Lackschicht an dem Außenrohr 2 an. Eine solche Ausbildungsform, wie sie in der 3b gezeigt ist, bietet den Vorteil, dass durch die Gummierung des Außenrohrs 2 zwar immer noch eine für den bestimmungsgemäßen Einsatz ausreichend hohe Auspresskraft für das in das Aufnahmeauge 5 eingefügte Buchsenlager gegeben ist, dass aber diese Auspresskraft bei der Montage des Lagers, nämlich bei dessen Einpressen in das Aufnahmeauge 5, überwunden werden kann, ohne dass sich dabei die Ummantelung zusammenschiebt, selbst wenn auf den Einsatz eines zusätzlichen Gleitmittels beim Einpressen verzichtet wird.
Bezugszeichenliste

1: Innenteil
2: Außenrohr
3: Lagerkörper
4: Ummantelung
5: Aufnahmeauge
a: axiale Richtung
d: Dicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4020713 A1 [0002]
DE 102004054618 A1 [0002]
DE 19919573 A1 [0004]

Claims

Elastomeres Buchsenlager, bestehend aus einem metallischen, strang- oder rohrförmigen Innenteil (1), einem das Innenteil (1) umgebenden Außenrohr (2) und einem zwischen dem Innenteil (1) und dem Außenrohr (2) angeordneten, mit ihnen durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper (3), wobei das Außenrohr (2) aus Kunststoff ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (2) eine Ummantelung (4) in Form einer an das Außenrohr vulkanisierten elastomeren Schicht aufweist.
Elastomeres Buchsenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) als eine Gummischicht mit einer Dicke (d) von weniger als 2 mm ausgebildet ist.
Elastomeres Buchsenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) als eine Gummihaut mit einer Dicke (d) von 0,2 mm oder geringer ausgebildet ist.
Elastomeres Buchsenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (4) das Außenrohr (2) über seine gesamte Erstreckung in der axialen Richtung (a) umgibt.
Elastomeres Buchsenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dessen mit der Ummantelung (4) versehenes Außenrohr (2) aus einem Polyamid besteht.
Elastomeres Buchsenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dessen mit der Ummantelung (4) versehenes Außenrohr (2) aus einem Polyurethan besteht.
Elastomeres Buchsenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dessen mit der Ummantelung (4) versehenes Außenrohr (2) aus einem ABS-Kunststoff, das heißt Acrylnitril-Butadien-Styrol, besteht.
Elastomeres Buchsenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mindestens zwei Kammern zur Aufnahme eines fluiden Dämpfungsmittels aufweist, welche durch mindestens einen Kanal miteinander verbunden sind.
Verfahren zur Herstellung eines elastomeren Buchsenlagers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Ummantelung (4) des Außenrohres (2) ein vorgefertigtes elastomeres Formteil in die bei der Herstellung der Buchse zur Vulkanisation verwendete Form eingelegt und gemeinsam mit der Buchse vulkanisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vulkanisation der Ummantelung (4) durch die Kombination eines zur Erzeugung der Außenhülse (2) verwendeten Spritzpress- oder Spritzgießverfahrens mit einem Postbondingprozess erfolgt, bei dem das die spätere Ummantelung (4) ausbildende teilvulkanisierte elastomere Formteil unter Vermittlung eines Haftmittels an das Außenrohr (2) gehaftet wird.