DE102010042118A1

DE102010042118A1 - Gleitlager, Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers sowie Verwendung eines Gleitlagers

Info

Publication number: DE102010042118A1
Application number: DE102010042118A
Authority: DE
Inventors: Uwe Roessler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2012-04-12
Also published as: CN102537086A; CN102537086B; US8641285B2; US20120087608A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager (10), mit einem eine Welle (1) in einer Führungsbohrung (26) aufnehmenden, durch eine spanlose Herstellung gefertigten Lagerkörper (11), wobei der Lagerkörper (11) zum zumindest mittelbaren Anordnen in einem vorzugsweise ortsfest angeordneten Element (2), insbesondere einem Gehäuse, dient. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Lagerkörper (11) an seinem Außenumfang eine Aufnahme (14) für ein elastisches Lagerelement (12) zur Anlage an das ortsfeste Element (2) aufweist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Gleitlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers sowie die Verwendung eines Gleitlagers.
Aus Kostengründen werden bei kleineren Elektromotoren, wie sie beispielsweise als Komfortantrieb in Kraftfahrzeugen als Sitzverstellungsantrieb oder als Fensterheberantrieb verwendet werden, meist Sinterlager eingesetzt. Diese werden durch Axialverpressen des Materials hergestellt. Mit diesem Herstellverfahren lassen sich jedoch keine radialen Hinterschnitte (Radialnuten) herstellen. Derartige Sinterlager werden als Kalotten- oder Zylindergleitlager ausgeführt. Hierbei wird bei Kalottengleitlagern die Selbstausrichtung des Lagers zu einem Gehäuse maßgeblich vom Kraftschluss von Zusatzbauteilen beeinflusst, so dass sich relativ hohe Streuungen unter ähnlichen Bedingungen einstellen. Ferner sind die bekannten Kalottengleitlager durch die Zusatzbauteile (Federbleche) in Verbindung mit den Montage- und Prüfschritten relativ teuer in der Herstellung. Bei Zylindergleitlagern findet überhaupt keine Selbstausrichtung statt, sodass ein relativ hohes Risiko von Lebensdauer verringernden, sogenannten Kantenläufern besteht. Weiterhin werden bei einem kraftschlüssigen Einpressvorgang des Zylindergleitlagers in ein Gehäuse die Toleranzen und Zylinderformfehler des Gehäuses auf die Lagerbohrung übertragen. Durch zusätzliche Effekte infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen zwischen dem Gehäuse, dem Lager und der Welle wird zudem ein relativ großes Lagerspiel benötigt. Dadurch kann es zu einem ungedämpften Kontakt zwischen dem Lager und dem Gehäuse kommen, der die Übertragung von Körperschall begünstigt. Insgesamt gesehen weisen konventionelle Lager daher einige negative Eigenschaften auf, die nur durch einen relativ hohen Aufwand bei der Fertigung, mit entsprechend damit verbundenen relativ hohen Herstellkosten, vermieden werden können.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieses bei relativ geringen Herstellkosten insbesondere eine Anordnung in einem Gehäuse ermöglicht, bei der die Übertragung von Körperschall vermieden wird sowie Toleranzen zwischen dem Lager und dem Gehäuse relativ einfach ausgeglichen werden können. Diese Aufgabe wird bei einem Gleitlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, das Gleitlager im Wesentlichen nur aus zwei Teilen auszubilden, dem Lagerkörper zur Aufnahme der Welle sowie einem elastischem Lagerelement, das an einer äußeren Mantelfläche des Lagerkörpers in einer Aufnahme aufgenommen ist und den Kontakt zum Gehäuse herstellt. Hierbei wird durch die elastische Ausbildung des Lagerelements eine stets sichere und geräuschdämmende Anlage des Gleitlagers an dem Gehäuse ermöglicht, wobei durch die Elastizität des Lagerelements gleichzeitig Bauteiletoleranzen relativ einfach und gut ausgeglichen werden können.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gleitlagers sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Aufnahme als radial umlaufende, nutförmige Aufnahme ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, dass das elastische Lagerelement als standardisiertes Normbauteil, insbesondere als O-Ring oder Quadring ausgebildet sein kann. Dadurch lassen sich die Herstellkosten des Gleitlagers verringern und es werden durch das Normbauteil hohe Genauigkeiten erzielt.
In einer konstruktiven Ausbildung des Gleitlagers, bei der sich dieses durch Axialverpressen relativ einfach herstellen lässt, ist es vorgesehen, dass die Mantelfläche in Längsrichtung des Lagerkörpers beidseitig der Aufnahme jeweils Führungsrippen aufweist, die mit zueinander zugewandten Schrägen die Aufnahme ausbilden, wobei die beidseitig der Aufnahme angeordneten Führungsrippen einen Drehwinkelversatz zueinander aufweisen.
Der Lagerkörper des Gleitlagers lässt sich mit unterschiedlichsten, zur Axialverpressung geeigneten Materialien herstellen. Insbesondere kann es dabei vorgesehen sein, dass der Lagerkörper aus Sintermetall, Graphit (welches von Natur aus gute Schmiereigenschaften aufweist), Keramik, Kunststoff (hierbei sowohl Douroplaste als auch Thermoplaste) oder Hartmetall besteht.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Gleitlagers. Hierbei ist es vorgesehen, dass der Lagerkörper durch Axialverpressen mittels eines Werkzeuges hergestellt wird, wobei ein erstes Teil des Werkzeuges zur Ausbildung der Führungsbohrung (für die Welle) als zylindrischer Dorn ausgebildet ist, gegen den aus zwei unterschiedlichen Richtungen der Längsachse des Dorns als Unterstempel und als Oberstempel ausgebildete Teile verfahren werden, um das zwischen den Teilen befindliche Material durch Druck zum Lagerkörper auszubilden.
In einer besonders bevorzugten Variante wird dabei vorgeschlagen, dass die als Unterstempel und Oberstempel dienenden Teile des Werkzeuges kronenartig ausgebildet sind.
Um die Aufnahme des elastischen Lagerelements auszubilden, ist es dabei vorgesehen, dass zackenartige Fortsätze des kronenartigen Unterstempels und Oberstempels zum Ausbilden der Aufnahme aufeinander zu bewegt werden, wobei die Fortsätze über eine Teillänge ineinander eingreifen.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Gleitlagers zur Lagerung von Wellen bei elektrischen Kleinmotoren. Derartige Kleinmotoren können dabei insbesondere in Kraftfahrzeugkomfortantrieben, insbesondere als Fensterheber- oder Sitzverstellungsantrieben vorgesehen sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Antriebsmotors unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Gleitlagers,
2 eine Ansicht in Richtung II-II der 1,
3 eine Seitenansicht auf einen Lagerkörper eines erfindungsgemäßen Gleitlagers,
4 einen Schnitt durch ein Werkzeug zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Gleitlagers,
5 einen Ober- oder Unterstempel eines Werkzeuges gemäß 4 in einer vereinfachten Seitenansicht,
6 eine Ansicht in Richtung VI-VI der 5 und
7 eine Darstellung zur Verdeutlichung des Zusammenwirkens von Ober- und Unterstempel zum Ausbilden einer Aufnahme für ein Lagerelement.
In der 1 ist ausschnittweise ein Bereich eines elektrischen Kleinmotors 100 im Bereich der Lagerung seiner Welle 1 dargestellt. Hierbei ist der Kleinmotor 100 insbesondere, jedoch nicht einschränkend, Bestandteil eines Kraftfahrzeugkomfortantriebs, beispielsweise eines Fensterheberantriebs, eines Sitzverstellungsantriebs oder dergleichen.
Der Kleinmotor 100 bzw. der Kraftfahrzeugkomfortantrieb weist ein Gehäuse 2 auf, in dessen Innenraum die Welle 1 mittels eines erfindungsgemäßen Gleitlagers 10 positioniert bzw. gelagert ist. Das Gleitlager 10 weist einen Lagerkörper 11 auf, der über ein elastisches Lagerelement 12 in dem Gehäuse 2 positioniert und aufgenommen ist. Hierbei ist das Lagerelement 12 insbesondere als standardisiertes Normbauteil in Form eines O-Rings oder Quadrings ausgebildet, das in einer radial umlaufenden, nutartigen Aufnahme 14 des Lagerkörpers 11 formschlüssig aufgenommen ist, wobei zwischen dem Lagerkörper 11 und dem Gehäuse 2 noch ein Radialspalt 3 zum Ausgleich von Bauteiletoleranzen und zur Vermeidung der Übertragung von Körperschall an das Gehäuse 2 ausgebildet ist.
Wie insbesondere aus einer Zusammenschau der 1 bis 3 erkennbar ist, weist der hülsenförmige Lagerkörper 11 an seinem Außenumfang Führungsrippen 16, 17 auf, die in Längsrichtung des Lagerkörpers 11, d. h. achsparallel zur Längsachse 18 des Lagerkörpers 11 angeordnet sind. Hierbei sind die Führungsrippen 16, 17 beidseitig der Aufnahme 14 derart angeordnet, dass die einen Führungsrippen 16 jeweils einen Drehwinkelversatz zu den anderen Führungsrippen 17 aufweisen, wobei der Abstand a zwischen den einzelnen Führungsrippen 16, 17 jeweils gleich groß ist und der Breite b einer Führungsrippe 16, 17 entspricht (3). Ferner erkennt man, dass die Aufnahme 14 jeweils bis zum Grund 19 der Führungsrippen 16, 17 verläuft und die Führungsrippen 16, 17 Schrägen 21, 22 aufweisen, an denen das Lagerelement 12 zur Anlage kommt.
Der Lagerkörper 11 wird durch einen spanlosen Umformprozess in Form von Axialverpressen hergestellt. Hierbei besteht der Lagerkörper 11 insbesondere aus Sintermetall, Graphit, Keramik, Kunststoff oder Hartmetall.
Anhand der 4 bis 7 wird nunmehr der Herstellprozess eines Lagerkörpers 11 näher beschrieben: In der 4 ist ein Werkzeug 25 zum Herstellen des Lagerkörpers 11 vereinfacht dargestellt, das im Wesentlichen vier Teile umfasst: einen im Bereich der Führungsbohrung 26 des Lagerkörpers 11 angeordneten bzw. die Führungsbohrung 26 ausbildenden zylindrischen Dorn 27, einen Oberstempel 28, einen Unterstempel 29 sowie einen den Oberstempel 28 und den Unterstempel 29 radial umgreifenden Aufnahmekörper 24. Wie insbesondere anhand der 5 und 6 erkennbar ist, ist sowohl der Oberstempel 28, als auch der Unterstempel 29 jeweils kronenartig ausgebildet. Hierbei weist der Oberstempel 28 sowie der Unterstempel 29 jeweils zackenartige Fortsätze 30 auf, die der Bildung der Führungsrippen 16, 17 sowie zur Ausbildung der Aufnahme 14 dienen. Ferner ist konzentrisch zur Längsachse 31 des Oberstempels 28 und des Unterstempels 29 jeweils ein Durchbruch 32 am Grund 33 des Oberstempels 28 und des Unterstempels 29 ausgebildet, der derart bemessen ist, dass der Durchmesser des Durchbruchs 32 dem Durchmesser des Dorns 27 angepasst ist. Wie ferner anhand der 4 erkennbar ist, werden der Oberstempel 28 und der Unterstempel 29 entsprechend der Pfeile 35, 36 mittels nicht dargestellter Antriebe zum Herstellen des Lagerkörpers 11 gegeneinander verfahren, wobei der Dorn 27 durch die beiden Durchbrüche 32 des Oberstempels 28 und des Unterstempels 29 ragt. Weiterhin ist anhand der 7 erkennbar, dass die Drehwinkellage zwischen dem Oberstempel 28 und dem Unterstempel 29 derart ist, dass die zackenartigen Fortsätze 30 beim Gegeneinanderbewegen von Oberstempel 28 und Unterstempel 29 über eine Teillänge ineinander ragen, wobei die ineinanderragenden Bereiche der Fortsätze 30 beim anschließenden Auseinanderbewegen von Oberstempel 28 und Unterstempel 29 die Aufnahme 14 ausbilden.
Zum Ausbilden des Lagerkörpers 11 wird das Material des Lagerkörpers 11 zwischen dem Oberstempel 28, dem Unterstempel 29 und dem Dorn 27 durch axiales aufeinander zubewegen von Oberstempel 28 und Unterstempel 29 verpresst. Durch Herausziehen des Dorns 27 sowie anschließendes axiales Auseinanderbewegen von Oberstempel 28 und Unterstempel 29 kann der gefertigte Lagerkörper 11 aus dem Werkzeug 25 entnommen werden.
Das soweit beschriebene Gleitlager 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere kann der Lagerkörper 11 auch andere Geometrien aufweisen. Wesentlich ist lediglich, dass der Lagerkörper 11 durch Axialverpressen hergestellt wird, wobei beim Axialverpressen eine Aufnahme 14 zur Aufnahme eines elastischen Lagerelements 12 ausgebildet wird.

Claims

Gleitlager (10), mit einem eine Welle (1) in einer Führungsbohrung (26) aufnehmenden, durch eine spanlose Herstellung gefertigten Lagerkörper (11), wobei der Lagerkörper (11) zum zumindest mittelbaren Anordnen in einem vorzugsweise ortsfest angeordneten Element (2), insbesondere einem Gehäuse, dient, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (11) an seinem Außenumfang eine Aufnahme (14) für ein elastisches Lagerelement (12) zur Anlage an das ortsfeste Element (2) aufweist.
Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (14) als radial umlaufende, nutförmige Aufnahme (14) ausgebildet ist.
Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Lagerelement (12) als standardisiertes Normbauteil, insbesondere als O-Ring oder Quadring ausgebildet ist.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Lagerkörpers (11) in Längsrichtung des Lagerkörpers (11) beidseitig der Aufnahme (14) jeweils Führungsrippen (16, 17) angeordnet sind, die mit zueinander zugewandten Schrägen (21, 22) die Aufnahme (14) ausbilden, wobei die beidseitig der Aufnahme (14) angeordneten Führungsrippen (16, 17) einen Drehwinkelversatz zueinander aufweisen.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (11) aus Sintermetall, Graphit, Keramik, Kunststoff oder Hartmetall besteht.
Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (11) durch Axialverpressen mittels eines Werkzeuges (25) hergestellt wird, wobei ein erstes Teil des Werkzeugs (25) zur Ausbildung der Führungsbohrung (26) als zylindrischer Dorn (27) ausgebildet ist, gegen den aus zwei unterschiedlichen Richtungen der Längsachse (31) des Dorns (27) als Unterstempel (29) und als Oberstempel (28) ausgebildete Teile verfahren werden, um das Material durch Druck zum Lagerkörper (11) auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die als Unterstempel (29) und Oberstempel (28) dienenden Teile des Werkzeuges (25) kronenartig ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zackenartige Fortsätze (30) des kronenartigen Unterstempels (29) und Oberstempels (28) zum Ausbilden der Aufnahme (14) aufeinander zubewegt werden, wobei die Fortsätze (30) über eine Teillänge ineinander eingreifen.
Verwendung eines Gleitlagers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Lagerung von Wellen (1) bei elektrischen Kleinmotoren (100).
Verwendung eines Gleitlagers (10) nach Anspruch 9 bei Kraftfahrzeugkomfortantrieben, insbesondere Fensterheber- oder Sitzverstellungsantrieben.