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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einer Lageraufnahme und einem Gummi-Metall-Lager gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Gummi-Metall-Lager werden in der Fahrwerkstechnik in sehr vielen Bereichen eingesetzt. Eine wegen ihren sehr guten Lagereigenschaften häufig eingesetzte Variante ist das sogenannte geschlitzte Gummi-Metall-Lager. Dieses besteht üblicherweise aus zumindest einer inneren Metallhülse, einem Gummikörper und einer äußeren Metallhülse. Unter einem Gummikörper wird im Rahmen der Erfindung allgemein ein Körper aus einem elastomeren Werkstoff verstanden. Weitere Metallhülsen als Zwischenlagen in dem Gummikörper sind möglich. Gummikörper, gegebenenfalls Zwischenhülsen und äußere Metallhülse, weisen einen Schlitz auf, der sich quer über ihre Breite erstreckt. Wird ein solches Lager in eine Lageraufnahme, beispielsweise eines Querlenkers eines Kraftfahrzeugs gepresst, wobei der innere Umfang der Lageraufnahme kleiner ist als der äußere Umfang des Gummi-Metall-Lagers verringert sich der Umfang des Lagers aufgrund des Schlitzes, so dass der Gummikörper zusammengepresst wird und so eine zusätzliche Vorspannung eingebracht werden kann. Auf diese Weise können auftretende Kräfte am Lager besser aufgenommen werden.
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Eine Lageranordnung mit einem geschlitzten Gummi-Metall-Lager in der Anwendung bei einem Lenker geht aus der
DE 10 2009 025 429 A1 hervor. Der Lenker weist eine Lageraufnahme auf, die durch Lageraugen mit einem paar fluchtender Öffnungen in Lagerabschnitten des Lenkers ausgebildet sind. An den Öffnungen sind Durchzüge ausgebildet mit umlaufenden Kragen, welche jeweils einen Lagersitz zur Aufnahme des Gummi-Metall-Lagers bilden. Das Gummi-Metall-Lager stützt sich in der Einbaulage in den mit axialem Abstand zueinander angeordneten Lagersitzen ab.
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Wie bereits erwähnt, ist die Außenhülse geschlitzt. Hierdurch ist die Außenhülse im Außendurchmesser ohne plastische Verformung reduzierbar, so dass diese bei der Montage des Gummi-Metall-Lagers in die Lageraufnahme zusammengedrückt werden kann.
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Das Einpressen eines Gummi-Metall-Lagers in die Lageraufnahmen ist bei Bauteilen mit durchgehenden Lagersitzen zumeist nicht mit größeren Problemen behaftet. Aus fertigungstechnischen Gründen, insbesondere auch aus Gewichts- und Kostengründen werden jedoch häufig sogenannte geteilte Lagersitze verwendet, wie sie in der
DE 10 2009 025 429 A1 beschrieben sind. Die Lageraufnahme ist gekennzeichnet durch die Breite der durch die Durchzüge gebildeten Lagersitze und dem axialen Abstand zwischen den Lagersitzen. im Bereich zwischen den Lagersitzen ist das Gummi-Metall-Lager umfangsseitig frei und nicht abgestützt. In der Folge kann es dazu kommen, dass sich der Gummikörper entspannt und radial nach außen drückt, so dass sich das Lager ausbaucht, insbesondere im Bereich des Schlitzes. Hierdurch verliert das Gummi-Metall-Lager seine Federungseigenschaften und auch die Lebensdauer wird stark reduziert. Insbesondere unter Belastung wird das Ausbauchen noch verstärkt, so dass die Gefahr eines Versagens des Gummi-Metall-Lagers stark ansteigt.
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Die Gefahr einer nachteiligen Verformung des Gummi-Metall-Lagers innerhalb der Lageranordnung ist umso größer, je weiter die beiden Lagersitze voneinander entfernt sind. Hinzu kommt, dass die Breite der die Lagersitze bildenden Durchzüge aus technischen Gründen begrenzt ist, so dass die Stützwirkung auch entsprechend vermindert ist.
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Aus dem Stand der Technik würde sich zur Behebung dieser Problematik der Einsatz von Gummi-Metall-Lagern mit geschlossener Außenhülse ohne Schlitz anbieten. Eine solche geschlossene Außenhülse ist stabiler gegenüber den von innen radial nach außen drückenden Gummikörper. Jedoch ist bei diesen Lagern das Einbringen einer zusätzlichen vorteilhaften Vorspannung nicht möglich, so dass hieraus andere Bauteileigenschaften resultieren.
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Bei geschlitzten Gummi-Metall-Lagern ist zudem der Einpressvorgang in die Lageraufnahme schwieriger. Nach dem Einführen des Gummi-Metall-Lagers in den Lagersitz des ersten Lagerauges ist das Lager zwischen den Lagersitzen ungeführt und kann sich dort entspannen. Hierdurch wird der äußere Umfang geringfügig größer als der innere Umfang bzw. der innere Durchmesser des zweiten Lagersitzes, so dass ein erneuter Kraftaufwand notwendig ist, um das Gummi-Metall-Lager dort einzupressen. In diesem Zusammenhang steigt auch die Gefahr, das Lager beim Einbau zu beschädigen. Weiterhin kann beim Einpressen des Gummi-Metall-Lagers in die Lageraufnahme ein leichter Verzug zwischen den Lagersitzen auftreten, was ebenfalls das Einführen des Lagers in den zweiten Lagersitz erschwert.
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Der Erfindung liegt daher, ausgehend vom Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung mit einem geschlitzten Gummi-Metall-Lager anwendungstechnisch sowie funktional und montagetechnisch zu verbessern.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer Lageranordnung gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
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Die Lageranordnung umfasst eine Lageraufnahme und ein Gummi-Metall-Lager, wobei die Lageraufnahme zwei mit axialem Abstand zueinander angeordnete, in Lageraugen ausgebildete Lagersitze aufweist. Das Gummi-Metall-Lager besitzt eine geschlitzte Außenhülse sowie einen darin aufgenommenen Gummikörper. Erfindungsgemäß ist auf der Außenhülse in einem Bereich zwischen den Lagersitzen ein Stützring angeordnet. Dieser separate Stützring ist zwischen die beiden Lagersitze eingeführt und umschließt die Außenhülse. Hierdurch wird eine äußere Abstützung des geschlitzten Gummi-Metall-Lagers in dem Bereich zwischen den Lagersitzen bewirkt. Der Stützring wirkt der radial nach außen drückenden Kraft, die der Gummikörper entfaltet, entgegen und erhält so die Vorspannung im Gummi-Metall-Lager.
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Neben diesem Vorteil nimmt der Stützring auch die Aufgabe eines Führungselements wahr, wodurch ein präzises Einführen bzw. Einpressen des Gummi-Metall-Lagers in die beiden Lagersitze ermöglicht wird. Insbesondere kann die Kante der Außenhülse präziser in den zweiten Lagersitz eingeführt werden. Ein Verkanten zwischen den Lagersitzen durch schiefe Führung oder Verzug der Lagersitze wird verhindert. Weiterhin wird unterbunden, dass sich das Gummi-Metall-Lager zwischen den beiden Lagersitzen bei der Montage entspannt. Mithin ist eine geringere Kraft notwendig, um das Gummi-Metall-Lager in die beiden Lagersitze zu pressen. Hierdurch werden die einzelnen Bauteile bei der Montage weniger belastet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des grundsätzlichen Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 12.
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Der Stützring besitzt vorzugsweise eine Breite, die kleiner oder gleich dem Abstand zwischen den Lagersitzen bemessen ist. Zweckmäßigerweise weist der Stützring einen inneren Durchmesser auf, welcher kleiner oder gleich dem inneren Durchmesser des Lagersitzes bemessen ist.
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Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Stützring im Querschnitt eine variierende Dicke besitzt. Vorzugsweise weist die Dicke des Stützrings in einem Mittelabschnitt ein Maximum auf. Weiterhin ist es möglich, dass der Stützring bezogen auf seinen Querschnitt einen Mittelabschnitt und zwei Seitenabschnitte besitzt.
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Herstellungs- und montagetechnisch vorteilhaft ist, wenn der Stützring einteilig ausgebildet ist. Grundsätzlich ist aber auch eine mehrteilige Ausführung eines Stützrings möglich. In diesem Zusammenhang können die einzelnen Stützringabschnitte eine voneinander verschiedene Dicke besitzen, ebenso wie aus voneinander verschiedenen Werkstoffen bestehen.
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Der Stützring kann mit radialer Vorspannung auf die Außenhülse aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufschrumpfen während der Montage oder mittels Presspassung.
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Bei einer vorteilhaften geometrischen Ausgestaltung des Stützrings nimmt die Dicke des Stützrings von seiner Mitte beidseitig zu seinen Seitenrändern stetig ab.
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Die Dicke des Stützrings kann von seiner Mitte ausgehend beidseitig zu seinen Seitenrändern auch unstetig, insbesondere in Stufen abnehmen.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Stützring im Querschnitt über seine Breite eine gleichbleibende Dicke besitzt.
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Bei einer alternativen Ausführungsform eines Stützrings weist die Dicke des Stützrings in einem Mittelabschnitt ein Minimum auf.
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Ein erfindungsgemäßer Stützring besteht bevorzugt aus Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff. Dies ermöglicht eine gewichtssparende Ausführung. Zudem ist eine Ausführung aus Kunststoff unanfällig gegen Korrosion. Ein Korrosionsschutz ist hierbei nicht erforderlich. Der Stützring kann beispielsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt sein.
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Der Stützring kann auch aus Metall bestehen. Insbesondere unter technischen Aspekten kann dies sinnvoll sein, gerade wenn hohe bzw. höhere Abstützkräfte notwendig sind. Zweckmäßigerweise ist ein Stützring aus Metall mit einem Korrosionsschutz, beispielsweise in Form einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen.
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Unter praktischen Erwägungen sind die Maße des Stützrings an den Abmessungen der Lageranordnung, insbesondere der Lageraufnahme bzw. dem Abstand zwischen den Lagersitzen, angepasst. Wie erwähnt, besitzt der Abstützring einen inneren Durchmesser, der kleiner oder gleich dem inneren Durchmesser der Lagersitze ist.
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Bei einem Kunststoff-Stützring ist der Innendurchmesser bevorzugt kleiner, beispielsweise 1 mm bis 2 mm kleiner gewählt als der Innendurchmesser der Lagersitze. Beim Einführen des Gummi-Metall-Lagers wird der Stützring gedehnt und entwickelt so eine zusätzlich Kraft, die radial nach innen wirkt und der radial nach außen wirkenden Kraft des Gummikörpers entgegen gerichtet ist.
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Die Breite des Stützrings ist bevorzugt gleich dem lichten Abstand zwischen den beiden Lagersitzen, damit kein Spalt zwischen dem Stützring und den Lagersitzen entsteht. Hierdurch können die stützenden Eigenschaften voll ausgenutzt werden. Grundsätzlich ist aber auch eine kleinere Breite des Stützrings nicht ausgeschlossen und unter bestimmten Einsatzfällen technisch auch sinnvoll.
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Die Dicke und die geometrische Querschnittsgestaltung ist abhängig von den aufzunehmenden Kräften, die vom Gummi-Metall-Lager radial nach außen wirken. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Stützring in der Mitte bzw. einem Mittelabschnitt dicker als an seinen Seitenrändern bzw. in äußeren Seitenabschnitten. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Stützring im Querschnitt eine Dicke mit einem glockenkurvenartigen Verlauf auf. Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die höchsten Radialkräfte des Gummi-Metall-Lagers in der Mitte zwischen den beiden Lagersitzen wirken, da die stützende Wirkung der Lagersitze zur Mitte hin abnimmt. Daher ist es sinnvoll, den Stützring so zu gestalten, dass er in einem Mittelabschnitt, bezogen auf seine Breite, seine größte Dicke aufweist.
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Bevorzugt fällt die Dicke vom Mittelabschnitt zu den Seitenabschnitten hin gleichmäßig ab. In weiteren Ausführungsformen kann die Dicke unstetig und auch gestuft zu den Seitenabschnitten hin abnehmen. Möglich ist des Weiteren, dass die Dicke des Stützrings an den Seitenrändern in den Außenumfang der Außenhülse ausläuft.
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Wie erwähnt, kann die Dicke über die gesamte Breite des Stützrings auch gleichbleibend konstant sein. Dies ist besonders bei Stützringen aus Metall vorteilhaft.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung;
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2 ebenfalls in einer Perspektive eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung;
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3 einen Endabschnitt eines Lenkers in perspektivischer Darstellung;
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4 ein geschlitztes Gummi-Metall-Lager mit aufgebrachtem Stützring;
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5 in perspektivischer Darstellungsweise ein erfindungsgemäßer Stützring;
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6 einen vertikalen Querschnitt durch den Stützring gemäß der 5 und
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7a bis 7g sieben verschiedene Querschnittsgestaltungen eines Stützrings.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Lageranordnung aus dem Fahrwerksbereich eines Kraftfahrzeugs an einem Lenker 1. Der Lenker 1, wie insbesondere in der 2 und 3 zu erkennen, ist aus einer einteiligen Blechschale aus Stahl geformt. Sein Querschnittsprofil ist U-förmig. Der Lenker 1 weist zwei Seitenschenkel 2, 3 auf, die durch einen Rücken 4 verbunden sind. Am Endabschnitt 5 des Lenkers 1 ist eine Lageraufnahme 6 mit Lageraugen 7, 8 vorgesehen. Die Lageraugen 7, 8 werden von in den gegenüber den Schenkeln 2, 3 verbreiterten Endabschnitten 5 ausgebildeten, zueinander fluchtenden Öffnungen 9, 10 gebildet, deren Ränder als Durchzüge 11, 12 nach außen umgebogen sind. Die Durchzüge 11, 12 bilden äußere umlaufende Kragen 13, 14 mit innenseitigen Lagersitzen 15, 16. Die Kragen 13, 14 sind von den Schenkeln 2, 3 nach außen gerichtet.
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In der 1 dargestellt, ist die Lageraufnahme 6 mit einem eingepressten Gummi-Metall-Lager 17 in einer stirnseitigen Ansicht auf den Lenker 1. Das erste Lagerauge 7 und das zweite Lagerauge 8 sind mit einem axialen Abstand a zueinander angeordnet. Entsprechend weisen die Lagersitze 15, 16 einen axialen Abstand a auf.
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Das Gummi-Metall-Lager 17 weist eine Innenhülse 18 aus Metall und eine geschlitzte Außenhülse 19 aus Metall auf, zwischen die ein Gummikörper 20 eingegliedert ist (siehe hierzu insbesondere 4). Der Schlitz in der Außenhülse 19 ist in der 4 mit S gekennzeichnet.
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In dem Bereich zwischen den Lagersitzen 15, 16 ist auf der Außenhülse 19 ein Stützring 21 angeordnet. Dieser Stützring 21 erstreckt sich über den Abstand a zwischen den Lagersitzen 15, 16. Demzufolge besitzt der Stützring 21 eine Breite b1, die dem Abstand a zwischen den Lagersitzen 15, 16 entspricht. Auf diese Weise wird der Außenumfang der Außenhülse 19 in dem Bereich zwischen den Lagersitzen 15, 16 radial durch den Stützring 21 abgestützt.
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Die 4 zeigt das Gummi-Metall-Lager 17 mit dem äußeren Stützring ohne den zugehörigen Lenker 1 bzw. die Lageraufnahme 6.
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Die 2 zeigt eine Ausführungsform einer Lageranordnung an einem Lenker 1 analog zu der Lageranordnung gemäß der Darstellung der 1. Der Unterschied zu der Lageranordnung gemäß der 1 besteht darin, dass der Stützring 22 sich nicht über den gesamten Abstand a zwischen den Lagersitzen 15, 16 erstreckt. Folglich weist der Stützring 22 eine Breite b2 auf, die kleiner als der Abstand a bemessen ist.
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Der Stützring 21 ist im Detail ersichtlich in den 5 und 6. Der Stützring 21 besteht aus Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff. Man erkennt, dass der Stützring 21 eine im Querschnitt variierende Dicke d besitzt. Der Stützring 21 hat einen glockenkurvenähnlichen Verlauf mit einem Maximum in einem Mittelabschnitt 23, wobei die Dicke d1 des Stützrings 21 von seiner Mitte beidseitig zu seinen Seitenrändern 24, 25 stetig abnimmt.
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Im Mittelabschnitt 23 besitzt der Stützring 21 eine maximale Dicke d1. Diese beträgt bei einer für die Praxis geplanten Ausführungsform 8 mm. Die Dicke d1 fällt vom Mittelabschnitt 23 in den Seitenabschnitten 26, 27 ab, bis sie an den Seitenrändern 24, 25 eine Dicke d2 erreicht.
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Der Stützring 21 weist einen inneren Durchmesser Di1 auf, der kleiner oder gleich dem inneren Durchmesser Di2 eines Lagersitzes 15, 16 bemessen ist.
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Die 7 zeigt sieben verschiedene Varianten der Querschnittsgestaltung eines Stützrings.
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Die Stützringe 28 bis 32 sowie 48 gemäß den Darstellungen der 7a bis 7e sowie 7g weisen eine im Querschnitt variierende Dicke d auf, wohingehen der Stützring 33 gemäß der Darstellung der 7f im Querschnitt eine gleichbleibende konstante Dicke d besitzt.
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Der Stützring 28 gemäß der Darstellung der 7a weist eine im Querschnitt variierende Dicke auf mit einem umlaufenden Mittelabschnitt 34 von gleichbleibender Höhe, an den sich beidseitig Seitenabschnitte 35, 36 anschließen, die stetig bis zu den Seitenrändern 37, 38 hin abfallen.
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Der Stützring 29 gemäß der 7b besitzt einen Mittelabschnitt 39, der jeweils über eine Stufe 40 in einen äußeren Seitenabschnitt 41, 42 übergeht. Die Dicke d1 des Stützrings 29 im Mittelabschnitt 39 ist größer als die Dicke d2 in den Seitenabschnitten 41, 42.
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Die Stützringe 30 und 31 gemäß den Darstellungen der 7c und 7d weisen eine im Querschnitt konvex gekrümmte Außenfläche auf, wobei die Dicke d1 in der Mitte der Stützringe 30, 31 am größten ist und jeweils zu den Seitenrändern 43, 44 hin abnimmt. Der Stützring 30 der 7c besitzt an den Seitenrändern 43, 44 eine Dicke d2, die etwa der Hälfte der Dicke d1 entspricht. Bei dem Stützring 31 der 7d läuft die Dicke d1 von der Mitte ausgehend an den Seitenrändern 43, 44 in den Außenumfang der Außenhülse bzw. auf Null aus.
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Der Stützring 32 gemäß der Darstellung der 7e weist einen Mittelabschnitt 45 auf mit einer konvex gekrümmt verlaufenden Außenfläche, an die sich beidseitig jeweils ein Seitenabschnitt 46, 47 anschließt, wobei die Außenfläche der Seitenabschnitte 46, 47 ebenfalls konvex gekrümmt ist.
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Der Stützring 48 gemäß der Darstellung der 7g weist einen Mittelabschnitt 49 auf mit einer konkav gekrümmt verlaufenden Außenfläche. Die Dicke variiert in ihrem Querschnitt und weist in der Mitte des Stützrings 48 ein Minimum auf. Jeweils zu den Seitenrändern 50, 51 hin steigt die Dicke d1 von der Mitte ausgehend auf eine Dicke d2 an den Seitenrändern 50, 51 hin an, wo die Dicke d2 am größten ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenker
- 2
- Seitenschenkel
- 3
- Seitenschenkel
- 4
- Rücken
- 5
- Endabschnitt
- 6
- Lageraufnahme
- 7
- Lagerauge
- 8
- Lagerauge
- 9
- Öffnung
- 10
- Öffnung
- 11
- Durchzug
- 12
- Durchzug
- 13
- Kragen
- 14
- Kragen
- 15
- Lagersitz
- 16
- Lagersitz
- 17
- Gummi-Metall-Lager
- 18
- Innenhülse
- 19
- Außenhülse
- 20
- Gummikörper
- 21
- Stützring
- 22
- Stützring
- 23
- Mittelabschnitt
- 24
- Seitenrand
- 25
- Seitenrand
- 26
- Seitenabschnitt
- 27
- Seitenabschnitt
- 28
- Stützring
- 29
- Stützring
- 30
- Stützring
- 31
- Stützring
- 32
- Stützring
- 33
- Stützring
- 34
- Mittelabschnitt
- 35
- Seitenabschnitt
- 36
- Seitenabschnitt
- 37
- Seitenrand
- 38
- Seitenrand
- 39
- Mittelabschnitt
- 40
- Stufe
- 41
- Seitenabschnitt
- 42
- Seitenabschnitt
- 43
- Seitenrand
- 44
- Seitenrand
- 45
- Mittelabschnitt
- 46
- Seitenabschnitt
- 47
- Seitenabschnitt
- 48
- Stützring
- 49
- Mittelabschnitt
- 50
- Seitenrand
- 51
- Seitenrand
- a
- Abstand
- d
- Dicke
- d1
- Dicke
- d2
- Dicke
- b1
- Breite
- b2
- Breite
- Di1
- Durchmesser
- Di2
- Durchmesser
- S
- Schlitz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009025429 A1 [0003, 0005]
