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Die Erfindung betrifft eine elastische Lagerbuchsenanordnung für den Einbau in eine Aufnahme, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs. Die elastische Lagerbuchsenanordnung umfasst einen inneren Kern, eine Außenhülse und einen Elastomerkörper, der den inneren Kern und die Außenhülse miteinander verbindet.
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Eine derartige elastische Lagerbuchsenanordnung wird in der
WO 2008/058914 A1 beschrieben, und umfasst einen inneren Kern, eine Außenhülse und ein elastisches Lagerelement. Vorzugsweise sind der innere Kern und die Außenhülse haftend mit dem Lagerelement verbunden, und die Außenhülse besteht aus einem reaktiven Polyurethansystem. Diese Buchsen werden üblicherweise in die dafür vorgesehene Aufnahme eingepresst. Es hat sich herausgestellt, dass Buchsen mit Kunststoffaußenhülsen über geringere Auspresskräfte als Buchsen mit Metallaußenhülsen verfügen. Um ein Auswandern der Lagerbuchse aus einem Aufnahme, insbesondere einem Lagerauge, zu verhindern, müssen die Auspresskräfte ausreichend groß sein.
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DE 36 24 280 A1 offenbart ein Gelenk für Übertragungsgestänge in Kraftfahrzeugen. Das Gelenk umfasst eine Außenschale, ein Gelenkinnenteil und eine zwischen Außenschale und Gelenkinnenteil angeordnete Gummischicht. Das Gelenk wird in ein Gelenkauge eingesetzt. Die Außenschale ist in axialer Richtung von Anschlägen gehalten, wobei mindestens ein Anschlag von einem um mindestens 180° umbördelten Rand der Außenschale gebildet wird. Ein weiterer Anschlag kann durch einen um mindestens 180° umbördelten Kragen gebildet werden. Weiterhin kann der Anschlag ein Haltering sein, der an der Innenseite der Aufnahme anliegt
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elastische Lagerbuchsenanordnung zu schaffen, die eine leichte Montage in einer Aufnahme unter Gewährleistung ausreichender Auspresskräfte ermöglicht. Ferner soll ein elastisches Lager und ein Verfahren zur Montage angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elastische Lagerbuchsenanordnung gemäß Anspruch 1, eine elastisches Lager gemäß Anspruch 13 und ein Verfahren zur Montage gemäß Anspruch 14. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die erfindungsgemäße elastische Lagerbuchsenanordnung umfasst mindestens ein Verspannelement zum Verspannen der Außenhülse in der Aufnahme. Mit dem Verspannelement kann eine einfache Montage erreicht und gleichzeitig hohe Auspresskräfte gewährleistet werden. Ferner kann ein guter Ausgleich von Toleranzen erzielt werden. Die Buchse kann hohe Axialkräfte und/oder oszillierende Kräfte aufnehmen, ohne aus der Lageraufnahme auszuwandern. Darüber hinaus bietet die Ausgestaltung den Vorteil, dass die elastische Lagerbuchsenanordnung nicht in die dafür vorgesehene Aufnahme verpresst werden muss. Das mechanische Verspannen in der Aufnahme erfolgt durch die Verspannelemente.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Außenhülse wenigstens eine Aussparung zur Aufnahme des Verspannelements auf. Dies bietet den Vorteil, dass das Verspannelement beim Verspannen in die Aussparung eingeführt werden kann. Dabei kann das Verspannelement an der Außenhülse anliegend positioniert werden. Auf diese Weise kann die Außenhülse beim Verspannen der Lagerbuchsenanordnung in Radialrichtung geweitet werden oder die Außenhülse umfasst mehrere Außenhülsenteile, die sich beim Verspannen von dem inneren Kern weg und in Richtung der Aufnahme bewegen. Besonders bevorzugt weist die Außenhülse zwei Aussparungen auf, wobei in jede Aussparung jeweils ein Verspannelement einführbar ist. Die zwei Verspannelemente können mittels eines Verbindungssteges verbunden sein. Dieser Verbindungssteg kann nach Montage der Lagerbuchse in der Aufnahme entfernt werden.
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Vorzugsweise weist die Aussparung wenigstens eine Führung auf, die sich vorzugsweise in einer Axialrichtung der Außenhülse erstreckt. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil eines leichteren Einführens der Verspannelemente. Weiterhin verhindert die Führung, dass die Verspannelemente in einer zur Axialrichtung orthogonalen Radialrichtung nach innen wandern können.
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Weiterhin kann die Außenhülse mindestens ein Hülsenteil, vorzugsweise zwei Halbschalen, umfassen, die vorzugsweise durch mindestens einen Steg miteinander verbunden sind. Vorzugsweise umfasst die Außenhülse mehrere voneinander getrennte Hülsenteile, so dass sich wenigstens eines der Hülsenteile durch das Verspannelement nach außen bewegen kann. Hierbei kann der Elastomerkörper an die mehreren Hülsenteile anvulkanisiert sein. Durch die erhöhte Elastizität in Radialrichtung infolge der Beweglichkeit der Hülsenteile, kann die elastische Lagerbuchsenanordnung leichter in die Aufnahme eingebracht werden, und nach dem Einsatz der Verspannelemente, können dessen ungeachtet erhöhte Auspresskräfte erzielt werden. Ferner kann der Steg eine Sollbruchstelle bilden, an welcher die Außenhülse beim Einspressen der Verspannelemente gezielt in zwei oder mehrere Hülsenteile auseinander brechen kann und sich dann wenigstens eines der Hülsenteile durch das Verspannelement nach außen bewegen kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Außenhülse und/oder das Verspannelement aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyamid, geformt. Dies bietet den Vorteil, dass Kunststoff gegenüber einer Außenhülse aus Metall korrosionsunempfindlich und deutlich kostengünstiger herzustellen ist. Ferner ermöglicht die Verwendung von Kunststoff Vorteile bei der geometrischen Ausgestaltung der Außenhülse. Besonders bevorzugt wird also eine Außenhülse aus Kunststoff verwendet, die aus zwei ganz oder teilweise getrennten Halbschalen besteht, die an den Gummikörper anvulkanisiert sind. Somit ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Elastomerkörper an den inneren Kern und/oder an der Außenhülse anvulkanisiert ist.
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Vorzugsweise ist das Verspannelement ein Spreizelement, insbesondere ein Spreizkeil. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass die Außenhülse oder deren Hülsenteile oder Hülsenteile gespreizt beziehungsweise geweitet werden, wodurch das sichere Verspannen der Lagerbuchsenanordnung in der Aufnahme erreicht wird. Dies kann besonders vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass die Außenhülse wenigstens eine Aussparung für die Aufnahme des Spreizelementes aufweist.
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Zweckmäßigerweise weist das Verspannelement wenigstens ein Führungselement auf. Das Führungselement liegt beim Einbringen des Verspannelementes vorzugsweise an der Führung der Aussparung an. Nach Einbringen des Verspannelementes verbleibt das Führungselement in dieser an der Führung anliegenden Position. Dadurch wird das Einführen des Verspannelements in die Lagerbuchsenanordnung erleichtert, und das nach innen Wandern in Radialrichtung der Verspannelemente verhindert. Vorzugsweise ist das Führungselement und/oder die Führung im Querschnitt betrachtet abgestuft ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Verspannelement wenigstens eine Anlauffläche auf. Insbesondere ist diese Anlauffläche im Bereich einer zum Einbringen des Vorspannelementes dienenden Führungsfläche vorgesehen. Vorzugsweise ist die Anlauffläche gebogen, gekrümmt oder linear ausgebildet. Die Anlauffläche erleichtert das Ansetzen des Verspannelementes an der Außenhülse, insbesondere das Ansetzen an der Aussparung, und das Einbringen oder Einpressen des Verspannelements in die Aussparung.
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Vorzugsweise kann das Verspannelement, insbesondere das Führungselement, eine Nut zum Arretieren des Verspannelements in der Aussparung aufweisen. Dadurch wird ein Formschluss erzielt, der verhindert, dass das Verspannelement in Axialrichtung aus der Aussparung auswandern kann.
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Weiterhin kann die Lagerbuchsenanordnung wenigstens ein Verschlusselement zum Halten des Verspannelements in der Aussparung aufweisen. Das Verschlusselement verhindert ein Auswandern des Verspannelementes. Das Verschlusselement kann, insbesondere mit einem Endbereich, an dem Verspannelement anliegen oder aber beabstandet davon positioniert sein. Das Verschlusselement kann an der Außenhülse und/oder dem Elastomerkörper angeordnet werden. Weiterhin kann das Verschlusselement nach Art eines Drehverschlusses ausgebildet sein, beispielsweise als Bajonettverschluss. Somit wird ein sicheres Festhalten der Verspannelemente in der Aussparung erreicht.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann die Außenhülse zwei Aussparungen und die Lagerbuchsenanordnung zwei Verspannelemente aufweisen, wobei die Verspannelemente mit einem Verbindungssteg verbunden sind. Der Verbindungssteg bietet den Vorteil, dass beim Ausrichten des einen Verspannelements, automatisch das zweite Verspannelement ebenfalls ausgerichtet wird, da der Verbindungssteg so ausgewählt ist, dass der Abstand zwischen beiden Verspannelementen dem Abstand der beiden Aussparungen entspricht.
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Weiterhin umfasst die Erfindung ein elastisches Lager, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs. Das elastische Lager umfasst eine Aufnahme und die erfindungsgemäße elastische Lagerbuchsenanordnung, wobei die elastische Lagerbuchsenanordnung durch das Verspannelement in der Aufnahme verspannt ist. Die elastische Lagerbuchsenanordnung wird dabei mit erhöhten Auspresskräften in der Aufnahme festgehalten, und somit kann die Buchse höhere und/oder oszillierende Axialkräfte aufnehmen, ohne aus der Aufnahme auszuwandern.
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Des Weiteren umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer elastischen Lagerbuchsenanordnung in eine Aufnahme. Das Montageverfahren umfasst das Einbringen der Lagerbuchse in die Aufnahme, und das kraftschlüssige Fixieren der Lagerbuchse in der Aufnahme durch Einspressen wenigstens eines Verspannelements, so dass das Verspannelement an der Außenhülse angeordnet ist, und die Außenhülse und dadurch die Lagerbuchse in der Aufnahme verspannt ist. Vorzugsweise wird bei dem Verfahren die oben beschriebene erfindungsgemäße Lagerbuchsenanordnung in der Aufnahme montiert beziehungsweise eingebaut. Dieses Verfahren ermöglicht eine kostengünstige Montage einer elastischen Lagerbuchse, bei zusätzlich erhöhten Auspresskräften, welche die Lagerbuchsenanordnung in der Aufnahme festhalten.
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Vorzugsweise wird das Verspannelement beim Einpressen in eine Aussparung eingeführt. Zweckmäßigerweise ist das Verspannelement und/oder die Aussparung derart dimensioniert, dass die Außenhülse beim Einpressen des Verspannelements an einer vorbestimmten Sollbruchstelle getrennt wird, und/oder eines oder mehrere die Außenhülse bildende Hülsenteile nach außen, vorzugsweise gegen die Aufnahme, gepresst werden.
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Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen. Die in den Ausführungsbeispielen lediglich schematisch dargestellten Zeichnungen veranschaulichen im Einzelnen:
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1 eine Explosionsdarstellung der Lagerbuchsenanordnung;
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2 eine Darstellung der Lagerbuchsenanordnung mit zwei Verspannelementen, die jeweils Nuten zum Arretieren in der Aufnahme aufweisen;
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3 eine Darstellung der Lagerbuchsenanordnung mit zwei Verschlusselementen;
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4 eine perspektivische Ansicht der Außenhülse;
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5 eine perspektivische Ansicht des inneren Kerns;
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6 eine perspektivische Darstellung zweier mit einem Verbindungssteg verbundener Verspannelemente und
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7 eine Draufsicht einer in einer Aufnahme verspannten Lagerbuchsenanordnung.
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Die in 1 dargestellte elastische Lagerbuchsenanordnung 10 umfasst einen inneren Kern 20, eine Außenhülse 30 und einen Elastomerkörper 50, der den inneren Kern 20 und die Außenhülse 30 miteinander verbindet. Die Lagerbuchsenanordnung 10 erstreckt sich entlang einer Axialrichtung x, wobei der innere Kern 20 und die Außenhülse 30 koaxial angeordnet sind. Der Elastomerkörper 50 ist an die Außenhülse 30 und an den inneren Kern 20 anvulkanisiert. Der innere Kern 20 weist eine Bohrung 22 auf, die ebenfalls in Axialrichtung x verläuft (siehe auch 5). Die Außenhülse 30 setzt sich aus zwei Halbschalen 34 zusammen, die durch zwei Stege 36 miteinander verbunden sind. Somit bilden der innere Kern 20, die Außenhülse 30 und der Elastomerkörper 50 eine elastische Lagerbuchse. 5 zeigt eine isolierte Darstellung des inneren Kerns 20.
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Die Außenhülse 30 ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt und weist zwei Aussparungen 32 auf, die dafür geeignet sind, jeweils ein Verspannelement 40 aufzunehmen. Die Außenhülse 30 umfasst zwei Halbschalen 34, die durch Stege 36 miteinander verbunden sind. Die beiden in der Außenhülse 30 vorhandenen Aussparungen 32 sind gegenüberliegend angeordnet. An jeder Aussparung sind jeweils zwei Führungen 37, 38 angeordnet, die in Axialrichtung x verlaufen. Die Führungen 37, 38 sind stufenförmig ausgebildet, wobei an einer Stufenfläche die Führungselemente 43 und an der anderen Stufenfläche die Führungsfläche 44 der Verspannelemente 40 an den Führungen 37, 38 anliegen. Die Führungen 37, 38 ermöglichen ein einfaches Einbringen der Verspannelemente 40 in die Aussparung 32 und können auch eine Verschiebung der Verspannelemente 40 in Radialrichtung der Lagerbuchse verhindern.
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Die insbesondere in 1 und 6 dargestellten zwei Verspannelemente 40 sind mit einem Verbindungssteg 41 verbunden. Die Verspannelemente 40 sind parallel zueinander ausgerichtet und derart angeordnet, dass sie den gleichen Abstand zueinander aufweisen, wie die Aussparungen 32 der Außenhülse 30. Dies hat den Vorteil, dass beide Verspannelemente 40 in einem Arbeitsschritt in die Aufnahmen 32 eingebracht werden können. Darüber hinaus werden die Verspannelemente 40 vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellt, so dass es sich anbietet, beide in einem Arbeitsschritt, demgemäß auch in einem Stück, herzustellen, da ein derartiger Verbindungssteg 41 auch aus einer solchen einstückigen Herstellung resultieren kann.
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Weiterhin weisen die Verspannelemente 40 jeweils zwei Führungselemente 43 und eine Führungsfläche 44 auf. Die zwei Führungselemente 43 liegen beim Einbringen in die Aussparung 32 jeweils an den Führungen 37, 38 an. Die Führungsfläche 44 liegt beim Einbringen der Verspannelemente in die Aufnahmen 32 ebenfalls an den Führungen 37, 38 an. Zur Aussteifung der Verspannelemente bei gleichzeitiger Materialersparnis ist eine rippenartige Struktur mit einer Querrippe 46 und einer Längsrippe 47 vorgesehen.
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2 zeigt eine Lagerbuchsenanordnung 10 ähnlich wie in 1, wobei die Außenhülse 30 durch zwei Verspannelemente 40 in der Aufnahme 60 (nicht dargestellt) verspannt ist. In der in 2 gezeigten Situation ist das linke Verspannelement 40 noch nicht vollständig in die Aussparung 32 eingeführt. Nach Einbringen der Lagerbuchse in die Aufnahme 60 und anschließendem Einpressen beider Verspannelemente 40 in die Aussparungen 32 ist die Außenhülse 30 mittels der Verspannelemente 40 gegen die Aufnahme 60 gedrückt gehalten, so dass die Lagerbuche in der Aufnahme unter Bereitstellung ausreichender Auspresskräfte fixiert ist.
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Wie sich aus den 2 und 3 entnehmen lässt, sind die Außenseiten 48 der Verspannelemente 40 rund ausgebildet und weisen dabei den gleichen Radius auf, wie die Außenfläche der Außenhülse 30, so dass die Außenflächen von Verspannelement 40 und Außenhülse 30 bündig ineinander verlaufen und an der Aufnahme 60 anliegen. Allerdings können die Außenflächen von Verspannelement 40 und Außenhülse 30 auch versetzt zueinander verlaufen, wie es sich aus 7 ergibt. Die Verspannelemente 40 weisen ferner eine Innenseite 49 auf, die an einer Oberfläche 52 des Elastomerkörpers 50 anliegen.
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Bei der Ausgestaltung gemäß 2 weisen die Führungselemente 43 im Unterschied zu der Ausgestaltung gemäß 1 jeweils eine Nut 42 auf, die dafür geeignet ist, eine Feder (nicht dargestellt) der Außenhülse 30 aufzunehmen. Auf diese Weise wird eine Arretierung der Verspannelemente 40 in den Aussparungen 32 bewirkt, so dass die Verspannelemente 40 nicht in Axialrichtung 40 aus den Aussparungen 32 auswandern können. Als weiteren Unterschied zu 1 weisen die Verspannelemente 40 bei 2 lediglich eine Längsrippe 47 auf. Es kann aber auch eine Rippenstruktur wie in 1 oder ein Vollkörperquerschnitt vorgesehen werden.
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Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform werden die Verspannelemente 40 im Unterschied zu der Ausgestaltung gemäß 2 durch jeweils ein Verschlusselement 70 in den Aussparungen 32 der Außenhülse 30 gegen ein Auswandern gehalten. Die jeweils in den Bereich der Aussparung 32 ragenden Enden 72 der Verschlusselemente 70 verhindern, dass die Verspannelemente 40 aus der Aussparung 32 herausrutschen oder auswandern. Bei dieser Ausführungsform wird die Lagerbuchsenanordnung 10 ohne Verspannelemente 40 und Verschlusselemente 70 in eine Aufnahme 60 (nicht dargestellt) eingebracht. Anschließend wird die Außenhülse und somit die Lagerbuchse beziehungsweise die Lagerbuchsenanordnung durch das Einbringen der Verspannelemente 40 in die Aussparungen 32 in der Aufnahme 60 verpresst und somit verspannt. Um das Auswandern in Axialrichtung x zu verhindern, werden nach dem Einbau der Verspannelemente 40 zwei Verschlusselemente 70 angebracht. Die Verschlusselemente 70 können an der Außenhülse 30 und/oder an dem Elastomerkörper 50 angebracht werden. Beispielsweise kann das Verschlusselement 70 hierzu nach Art eines Drehverschlusses ausgebildet sein, beispielsweise als Bajonettverschluss. Auf diese Weise kann ein einfacher Ausbau im Falle einer Reparatur oder eines Austausches der Lagerbuchse erfolgen.
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7 zeigt eine Draufsicht einer in eine Aufnahme 60 eingebauten Lagerbuchsenanordnung 10 zur Bildung eines elastischen Lagers. In dieser Darstellung verläuft die Axialrichtung x senkrecht zur Zeichenebene, die Radialrichtung liegt dabei in der Zeichenebene. Hierbei ist die Lagerbuchsenanordnung 10 durch zwei Verspannelemente 40 in einer Aufnahme 60 in Form eines Lagerauges verspannt. Ferner sind bei dieser Ausführungsform wie bei 3 zwei Verschlusselemente 70 vorgesehen, die mit ihren Enden 72 verhindern, dass die Verspannelemente 40 aus den Aussparungen 32 auswandern können.
