DE102013018609A1

DE102013018609A1 - Verfahren zur Herstellung eines Gummi-Metall-Hülsenlagers

Info

Publication number: DE102013018609A1
Application number: DE201310018609
Authority: DE
Inventors: Matthias Fuchs; Stefan Michels
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2014-03-13

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Gummi-Metall-Hülsenlagers (1) umfassend die folgenden Schritte: – Einlegen einer jeweils als Rohrabschnitt ausgebildeten Außenhülse (3) und einer Innenhülse (2), die dabei zwischen sich einen umlaufenden Spalt ausbilden, in ein Vulkanisationswerkzeug, wobei die Innenhülse (2) aus einem korrosionshemmenden Material besteht; – Schließen des Vulkanisationswerkzeugs unter umlaufender Abdichtung des Spalts zumindest an den axialen Stirnflächen der Innenhülse (2); – Einbringen eines Elastomers in den Spalt mit anschließender Vulkanisation des Elastomers zu einem an der Innenhülse (2) und der Außenhülse (3) anhaftenden Elastomerkörper (5); – Öffnen des Vulkanisationswerkzeugs; – Einführen eines rohrförmigen Adapterstücks (6) in die Innenhülse (2), wobei das Adapterstück (6) aus einer Eisenlegierung mit einer korrosionshemmenden Oberflächenbeschichtung besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gummi-Metall-Hülsenlagers umfassend die Schritte: Einlegen einer jeweils als Rohrabschnitt ausgebildeten Außenhülse und einer Innenhülse, die dabei zwischen sich einen umlaufenden Spalt ausbilden, in ein Vulkanisationswerkzeug, wobei die Innenhülse aus einem ohne gesonderte Oberflächenbehandlung bereits korrosionshemmenden Material besteht, Schließen des Vulkanisationswerkzeugs unter umlaufender Abdichtung des Spalts zumindest an den axialen Stirnflächen der Innenhülse, Einbringen eines Elastomers in den Spalt mit anschließender Vulkanisation des Elastomers zu einem an der Innenhülse und der Außenhülse anhaftenden Elastomerkörper und Öffnen des Vulkanisationswerkzeugs.
Derartige Gummi-Metall-Hülsenlager werden beispielsweise im Automobilbau als Lenkerlager im Fahrwerk eingesetzt. Die Außenhülse wird dazu in eine Öffnung des Fahrwerkslenkers eingepresst und die Innenhülse kann in ihrer Durchgangsbohrung eine Schraube als Befestigungsmittel aufnehmen. Hierzu sei exemplarisch auf die DE 10 2009 053 592 A1 , DE 10 2011 051 036 A1 oder DE 10 2011 101 182 A1 verwiesen.
Bei der Herstellung eines solchen Gummi-Metall-Hülsenlagers gilt es zu beachten, dass der Elastomerkörper aus vulkanisiertem Kautschuk als Elastomer dauerhaft fest mit der Innenhülse und der Außenhülse verbunden bleibt. Hierzu eignen sich Eisenlegierungen weniger, da das Elastomer nur nach einer sehr aufwändigen Oberflächenbehandlung zuverlässig an der Eisenlegierung anhaftet. Eine Aluminiumlegierung oder auch ein Kunststoff haben dagegen deutliche Vorteile in dieser Hinsicht. Jedoch kann es mitunter notwendig sein, dass insbesondere von der Innenhülse, die der Aufnahme einer Schraube dient, eine hohe Kraft aufgenommen werden soll, indem die Schraube stark vorgespannt wird. Diese Belastung kann von einer Eisenlegierung deutlich besser aufgenommen werden, als von einer Aluminiumlegierung oder einem Kunststoff. Selbst wenn die aufwändige Oberflächenbehandlung der Eisenlegierung für diesen Anwendungsfall in Kauf genommen wird, so besteht die Gefahr, dass die Oberflächenbeschichtung beim Einspannen der Innenhülse im Vulkanisationswerkzeug durch die einwirkende Zuspannkraft lokal zerstört wird. Dies führt im weiteren Verlauf zu Korrosion an dieser Stelle, die sich nach und nach auch unter den Elastomerkörper erstreckt und zu dessen Ablösung von der Innenhülse führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren zur Herstellung eines Gummi-Metall-Hülsenlagers bereitzustellen, das gute Festigkeitseigenschaften mit einer zuverlässigen Anhaftung des Elastomers an der Innenhülse und verminderter Korrosionsneigung verbindet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Gummi-Metall-Hülsenlagers umfasst die folgenden Schritte:

– Einlegen einer jeweils als Rohrabschnitt ausgebildeten Außenhülse und einer Innenhülse, die dabei zwischen sich einen umlaufenden Spalt ausbilden, in ein Vulkanisationswerkzeug, wobei die Innenhülse aus einem (ohne gesonderte Oberflächenbehandlung) korrosionshemmenden Material besteht;
– Schließen des Vulkanisationswerkzeugs unter umlaufender Abdichtung des Spalts an den axialen Stirnflächen der Innenhülse;
– Einbringen eines Elastomers in den Spalt mit anschließender Vulkanisation des Elastomers zu einem an der Innenhülse und der Außenhülse anhaftenden Elastomerkörper;
– Öffnen des Vulkanisationswerkzeugs;
– Einführen eines rohrförmigen Adapterstücks in die Innenhülse, wobei das Adapterstück aus einer Eisenlegierung mit einer korrosionshemmenden Oberflächenbeschichtung besteht.

Indem die Innenhülse von einem bereits im Grundzustand korrosionshemmenden Material gebildet wird, ist es gegenüber den beim Schließen des Vulkanisationswerkzeugs und insbesondere dem Abdichten an den axialen Stirnflächen auftretenden Flächenpressungen insofern tolerant als dass oberflächliche Beschädigungen nicht zu einer Korrosionsbildung führen. Innenhülse und Außenhülse werden in dem Vulkanisationswerkzeug konzentrisch, unter Ausbildung eines umlaufenden Spalts zwischen beiden, platziert. Die hohlzylindrische Innenhülse dient der Aufnahme eines im Wesentlichen ebenfalls hohlzylindrischen Adapterstücks, welches aus einer oberflächenbeschichteten Eisenlegierung (Stahl) besteht. Das Adapterstück ist somit sehr fest, was hohe Vorspannkräfte durch die in das Adapterstück einsetzbaren stiftförmigen Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben, gewährleistet, und es kann gleichzeitig sichergestellt werden, dass die Oberflächenbeschichtung während des Verfahrens nicht beschädigt wird. Der Elastomerkörper wird auf das Adapterstück nicht aufvulkanisiert, weshalb die negativen Eigenschaften der Eisenlegierung diesbezüglich hierbei nicht zum Tragen kommen. Ein erfindungsgemäßes Gummi-Metall-Hülsenlager verbindet folglich gute Festigkeitseigenschaften durch das stählerne Adapterstück mit guter Anhaftung des Elastomerkörpers an der Innenhülse und insgesamt guten Korrosionseigenschaften. So ist die hohlzylindrische Außenhülse vorzugsweise ebenfalls aus einem im Grundzustand korrosionshemmenden Material gefertigt. Vor dem Einführen des Adapterstücks in die Innenhülse sollte das Gummi-Metall-Hülsenlager-Halbzeug aus dem Vulkanisationswerkzeug entnommen werden. Als Elastomer dient vorzugsweise Kautschuk, der durch Vulkanisation zu Gummi gehärtet wird.
In einer bevorzugten Ausführung werden die äußere Mantelfläche der Innenhülse und/oder die innere Mantelfläche der Außenhülse vor dem Einlegen in das Vulkanisationswerkzeug mit einem Mittel zur Haftungsverbesserung behandelt. Zur Haftungsverbesserung eignen sich an sich bekannte chemische Mittel oder eine vorherige Behandlung der Oberflächen mit einem Plasma. Die Haftung kann weiterhin durch ein Aufrauhen der Oberfläche, beispielsweise durch Sandstrahlen, verbessert werden.
In einer bevorzugten Ausführung weisen die Innenhülse und das Adapterstück zueinander eine Presspassung auf. Dadurch kann das Adapterstück auf besonders einfach Weise fest in der Innenhülse fixiert werden.
In einer bevorzugten Ausführung weist das Adapterstück über seine innere und/oder äußere Mantelfläche verteilt in axialer Erstreckung verlaufende Rippen auf. Die axialen Rippen auf dem Adapterstück drücken sich in das Material der Innenhülse ein und stellen somit eine zusätzliche Verdrehsicherung dar.
In einer bevorzugten Ausführung formt das Adapterstück einseitig einen Konus aus. Auch der Konus kann Rippen aufweisen, wobei diese bevorzugt sternförmig verteilt anzuordnen sind. Der Konus verbessert den Festsitz der Innenhülse auf dem Adapterstück.
In einer bevorzugten Ausführung wird in dem Elastomerkörper eine Zwischenhülse zwischen Innenhülse und Außenhülse einvulkanisiert. Die hohlzylindrische Zwischenhülse ist dann vom Elastomerkörper vollständig umschlossen und erhöht die kardanische Steifigkeit des Gummi-Metall-Hülsenlagers.
In einer bevorzugten Ausführung werden in dem Elastomerkörper Ausnehmungen freigelassen. Durch Ausnehmungen oder Nieren in dem Elastomerkörper kann die Steifigkeit gezielt verringert bzw. eine asymmetrische Steifigkeitsverteilung eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Gummi-Metall-Hülsenlager geschlitzt ausgeführt. Geschlitzte Lager werden später beim Einbau in die dafür vorgesehene Durchgangsöffnung einer radial einwirkenden Druckkraft ausgesetzt (eingepresst), wodurch sich der Schlitz schließt und der Elastomerkörper vorgespannt wird.
In einer bevorzugten Ausführung wird die korrosionshemmende Oberflächenbeschichtung des Adapterstücks von einer Zink-Nickel-Legierung gebildet.
In einer bevorzugten Ausführung besteht die Innenhülse aus einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung, einer Titanlegierung oder einem Kunststoff. Diese Aufzählung ist nicht abschließend und soll noch weitere dem Fachmann geläufige Materialen umfassen, die von Haus aus resistent gegen Korrosion und im Idealfall auch noch leichter als Stahl sind.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 eine isometrische Ansicht eines Gummi-Metall-Hülsenlagers;
2 eine Schnittansicht durch ein Gummi-Metall-Hülsenlager;
3 eine isometrische Ansicht des Adapterstücks.
Gemäß der 1 hat ein Gummi-Metall-Hülsenlager 1 eine jeweils rohrförmige Außenhülse 3 und Innenhülse 2, die beide aus einer Aluminiumlegierung bestehen und zwischen denen ein Elastomerkörper 5 aus vulkanisiertem Kautschuk fest an diesen haftend angeordnet ist. In die Innenhülse 2 ist ein ebenfalls rohrförmiges Adapterstück 6 eingepresst, das der Aufnahme eines stiftförmigen Befestigungsmittels, insbesondere einer Schraube (nicht dargestellt), dient. Die Außenhülse 3 und der Elastomerkörper 5 weisen einen gemeinsamen Schlitz 7 auf, der beim späteren Einpressen, beispielsweise in das Lagerauge eines nicht dargestellten Fahrwerkslenkers, geschlossen wird (das Lager wird dadurch vorgespannt).
In 2 ist das Gummi-Metall-Hülsenlager 1 im Schnitt zu sehen, wodurch die ebenfalls rohrförmige Zwischenhülse 4 sichtbar wird, da diese im Elastomerkörper 5 vollständig einvulkanisiert ist. Die Zwischenhülse 4 erhöht die Lagersteifigkeit zusätzlich. Das Adapterstück 6 weist auf einer Seite einen den Durchmesser des Adapterstücks 6 vergrößernden Konus 6a auf. Alle Komponenten 2, 3, 4, 5 und 6 sind vorliegend konzentrisch zueinander angeordnet.
In 3 ist ersichtlich, dass das Adapterstück 6 aus einem hohlzylindrischen Grundkörper mit angesetztem Konus 6a auf einer Seite besteht. Auf der äußeren Mantelfläche und dem Konus 6a sind radial verteilt Rippen 6b angeordnet, die auf dem Konus 6a in etwa sternförmig und ansonsten in axialer Erstreckung des Adapterstücks 6 verlaufen. Das Adapterstück 6 besteht aus einer Eisenlegierung und ist mit einer Zink-Nickel-Legierung beschichtet.
Bezugszeichenliste

1: Gummi-Metall-Hülsenlager
2: Innenhülse
3: Außenhülse
4: Zwischenhülse
5: Elastomerkörper
6: Adapterstück
6a: Konus
6b: Rippen
7: Schlitz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009053592 A1 [0002]
DE 102011051036 A1 [0002]
DE 102011101182 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Gummi-Metall-Hülsenlagers (1) umfassend die folgenden Schritte: – Einlegen einer jeweils als Rohrabschnitt ausgebildeten Außenhülse (3) und einer Innenhülse (2), die dabei zwischen sich einen umlaufenden Spalt ausbilden, in ein Vulkanisationswerkzeug, wobei die Innenhülse (2) aus einem korrosionshemmenden Material besteht; – Schließen des Vulkanisationswerkzeugs unter umlaufender Abdichtung des Spalts zumindest an den axialen Stirnflächen der Innenhülse (2); – Einbringen eines Elastomers in den Spalt mit anschließender Vulkanisation des Elastomers zu einem an der Innenhülse (2) und der Außenhülse (3) anhaftenden Elastomerkörper (5); – Öffnen des Vulkanisationswerkzeugs; – Einführen eines rohrförmigen Adapterstücks (6) in die Innenhülse (2), wobei das Adapterstück (6) aus einer Eisenlegierung mit einer korrosionshemmenden Oberflächenbeschichtung besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche der Innenhülse (2) und/oder die innere Mantelfläche der Außenhülse (3) vor dem Einlegen in das Vulkanisationswerkzeug mit einem Mittel zur Haftungsverbesserung behandelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2) und das Adapterstück (6) zueinander eine Presspassung aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterstück (6) über seine innere und/oder äußere Mantelfläche verteilt in axialer Erstreckung verlaufende Rippen (6b) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterstück (6) einseitig einen Konus (6a) ausformt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Elastomerkörper (5) eine Zwischenhülse (4) zwischen Innenhülse (2) und Außenhülse (3) einvulkanisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Elastomerkörper (5) Ausnehmungen freigelassen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gummi-Metall-Hülsenlager (1) geschlitzt ausgeführt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die korrosionshemmende Oberflächenbeschichtung des Adapterstücks (6) von einer Zink-Nickel-Legierung gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2) aus einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung, einer Titanlegierung oder einem Kunststoff besteht.