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Die Erfindung betrifft eine Lagerbuchse für ein Fahrwerks- oder Getriebebauteil eines Kraftfahrzeuges, mit mindestens zwei unterschiedlich dicken Buchsenwandbereichen, die eine in Umfangsrichtung der Lagerbuchse verlaufende Vertiefung definieren, wobei mindestens ein dickerer Buchsenwandbereich der Lagerbuchse eine Dicke aufweist, die kleiner als seine in Axialrichtung der Lagerbuchse gemessene Breite ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrwerksbauteil, insbesondere einen Achsträger oder Fahrwerkslenker, oder ein Getriebebauteil, insbesondere ein Differentialgetriebebauteil für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer solchen Lagerbuchse.
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Derartige Lagerbuchsen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Üblicherweise sind sie als Lagerrohr mit kragenloser Mantelfläche oder als Bundbuchse ausgeführt.
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Die
DE 10 2009 051 159 A1 offenbart eine Lageranordnung mit einer Lagerbuchse und einem Gummi-Metall-Lager, welches mit Übermaßpassung in die Lagerbuchse einpressbar ist. Die Lagerbuchse weist in ihrer Axialrichtung zueinander versetzte Tragabschnitte auf, wobei in einem der Tragabschnitte radial nach innen weisende Vorsprünge vorgesehen sind. Das Gummi-Metall-Lager weist Vertiefungen auf, wobei jeweils ein Vorsprung des Tragabschnitts dafür vorgesehen ist, in eine der Vertiefungen einzugreifen und mit dieser eine Übermaßpassung zu bilden. Die Lagerbuchse ist dabei aus einem Blechstreifen hergestellt, der in seiner Ausgangsform sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite eben ist. Erst durch Umformung des Blechstreifens entstehen die besagten Vorsprünge. Durch die Vorsprünge der Lagerbuchse und die diesen zugeordneten Vertiefungen des Gummi-Metall-Lagers sollen die Auspresskräfte erhöht werden, die erforderlich sind, um das Gummi-Metall-Lager aus der Lagerbuchse herauszupressen.
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Die
DE 10 2010 018 903 A1 beschreibt einen Querlenker eines Kraftfahrzeuges, mit einem Bügel, an dessen Schenkelenden jeweils eine Lagerbuchse und an dessen Bügelrücken ein Gelenkgehäuse angeschweißt sind. Die Lagerbuchsen sind aus einem gewalzten Blech gebogen oder aus einem Rohr gebildet. Sie weisen jeweils endständige Aufkantungen auf, die zum einen die Stabilität der Lagerbuchse erhöhen und zum anderen das Befestigen eines Gummilagers mittels eines Presssitzes unterstützen sollen. Diese Lagerbuchsen entsprechen herkömmlichen Bundbuchsen.
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Die
CN 202901031 U offenbart eine Lagerbuchse für eine Getriebewelle, die einen äußeren zylindrischen Buchsenkörper aus Stahl und eine Innenschicht aus Kupfer aufweist. Der Buchsenkörper ist mit einem radialen Durchgangsloch versehen, das in einer in der Innenschicht ausgebildeten Ringnut mündet. Das Durchgangsloch und die Ringnut dienen der Zuführung von Schmieröl zu der in der Lagerbuchse gelagerten Getriebewelle.
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Im Kraftfahrzeugbau hat in den letzten Jahren der Leichtbau zunehmend an Bedeutung gewonnen. Durch ein geringes Bauteilgewicht bei hoher Formsteifigkeit lassen sich eine Reduzierung des Fahrzeuggewichts und damit eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs erreichen.
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Davon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lagerbuchse für ein Fahrwerks- oder Getriebebauteil eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, die sich bei beanspruchungsgerechter Formsteifigkeit durch ein relativ geringes Gewicht auszeichnet.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Lagerbuchse, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lagerbuchse, die auch als Lagerrohr bezeichnet werden kann, sind in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Lagerbuchse weist mindestens zwei unterschiedlich dicke Buchsenwandbereiche auf, die eine in Umfangsrichtung der Lagerbuchse verlaufende Vertiefung definieren. Mindestens ein dickerer Buchsenwandbereich der Lagerbuchse weist dabei eine Dicke auf, die kleiner als seine in Axialrichtung der Lagerbuchse gemessene Breite ist. Erfindungsgemäß beträgt die in Axialrichtung der Lagerbuchse gemessene Breite der Vertiefung mindestens das 0,15-fache, vorzugsweise mindestens das 0,2-fache der Axiallänge der Lagerbuchse.
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Interne Versuche seitens der Anmelderin haben ergeben, dass sich mit der erfindungsgemäßen Lagerbuchse eine deutliche Gewichtsersparnis ohne eine relevante Verschlechterung der Formsteifigkeit erzielen lässt. Im Vergleich zu herkömmlichen Lagerbuchsen wurde eine Gewichtsersparnis von über 20% erzielt.
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Vorzugsweise sind die dickeren Buchsenwandbereiche in Umfangsrichtung der Lagerbuchse umlaufend ausgebildet. Diese Ausgestaltung ist hinsichtlich einen hohen Stabilität der Lagerbuchse von Vorteil.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung auf der Außenseite der Lagerbuchse ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ist insbesondere in fertigungstechnischer Hinsicht von Vorteil. Vorzugsweise ist auch die Vertiefung umlaufend, d. h. ringförmig ausgebildet. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass die Lagerbuchse alternativ oder zusätzlich mehrere sich in Umfangsrichtung erstreckende und aneinandergereihte, also in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Vertiefungen aufweist.
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Eine deutliche Gewichtsersparnis lässt sich mit der erfindungsgemäßen Lagerbuchse nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung insbesondere dann erzielen, wenn die Dicke ihrer Buchsenwand in der Vertiefung weniger als das 0,8-fache, vorzugsweise weniger als das 0,7-fache der Dicke des dickeren oder dicksten Buchsenwandbereichs beträgt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse sieht vor, dass die dickeren Buchsenwandbereiche in Axialrichtung der Lagerbuchse stufenlos in die Vertiefung übergehen. Der stufenlose Übergang wirkt sich vorteilhaft auf die Formsteifigkeit sowie die Dauerfestigkeit der Lagerbuchse aus.
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Die mindestens eine Vertiefung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse lässt sich auf verschiedene Weise herstellen. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die mindestens eine Vertiefung durch spanende Bearbeitung her gestellt. Auf diese Weise lässt sich die Vertiefung sehr präzise und mit relativ großer Tiefe kostengünstig herstellen. Das durch die spanende Bearbeitung abgetragene Material kann dabei gesammelt und zur Herstellung von neuem Metallblech eingeschmolzen werden.
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Alternativ kann die Vertiefung nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch zumindest teilweise durch Streckziehen hergestellt werden bzw. sein. Diese Ausgestaltung bietet ebenfalls die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Lagerbuchse relativ kostengünstig herzustellen.
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Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Lagerbuchse aus mindestens einem Metallblechstreifen hergestellt, der in eine rohrförmige Form umgeformt ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse ist dadurch gekennzeichnet, dass diese aus mehreren Metallblechstreifen gebildet ist, die durch Clinchen miteinander verbunden sind. Diese Ausgestaltung bietet insbesondere die Möglichkeit einer Materialkosteneinsparung. Denn in diesem Fall wird die Vertiefung durch zwei in Axialrichtung der Lagerbuchse voneinander beabstandete Metallblechstreifen definiert, die jeweils durch Clinchverbindungen mit einem dritten Metallblechstreifen verbunden sind. Ein Materialabtrag zur Herstellung der Vertiefung ist in diesem Fall nicht erforderlich.
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In diesem Zusammenhang sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Metallblechstreifen aus Metallblechstreifen unterschiedlicher Dicke und/oder unterschiedlicher Metalle oder Legierungen bestehen. Hierdurch lässt sich die gewichtsreduzierte Lagerbuchse optimal an die jeweiligen Belastungsanforderungen und/oder Gleitanforderungen anpassen. Beispielsweise kann in einem dünneren Buchsenwandbereich der Lagerbuchse ein Metallblechstreifen mit höherer Formfestigkeit, insbesondere aus Stahl, vorzugsweise hochfestem Stahl, oder ein Metallblechstreifen mit relativ niedrigem Reibungskoeffizienten, insbesondere ein Kupferblech oder ein Blech auf Basis einer Kupfer-Nickellegierung verwendet werden.
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Die angestrebte Gewichtseinsparung lässt sich mit der erfindungsgemäßen Lagerbuchse insbesondere bei einem Fahrwerksbauteil, insbesondere Achsträger oder Fahrwerkslenker erzielen, wenn nach einer bevorzugten Ausgestaltung ein Arm oder ein Ende des Fahrwerksbauteils durch mindestens zwei in Achsrichtung der Lagerbuchse voneinander beabstandete Schweißnähte mit der Lagerbuchse verbunden wird, wobei die Schweißnähte an Wandbereichen der Lagerbuchse angeordnet werden, welche dicker sind als der in der Vertiefung gelegene Wandbereich der Lagerbuchse.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Abschnitt eines Achsträgers (Hilfsrahmens) mit einer erfindungsgemäßen Lagerbuchse in einer Draufsicht; und
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2 eine Schnittansicht der an dem Achsträger angeschweißten Lagerbuchse entlang der Schnittlinie A-A in 1.
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In 1 ist ein Arm oder Ende 1 eines Fahrwerkbauteils, beispielsweise ein Ende oder Arm 1 eines Achsträgers (Hilfsrahmens) dargestellt. An dem Arm 1 ist eine Lagerbuchse 2 befestigt, vorzugsweise angeschweißt. Der Hilfsrahmen (Achsträger) weist typischerweise vier Arme oder Enden 1 auf, die jeweils mit einer Lagerbuchse 2 der hier gezeigten Art versehen sind. Die Arme bzw. Enden 1 des Achsträgers sind hierzu vorzugsweise klauen- oder gabelförmig ausgebildet, so dass sie eine konkave oder nahezu halbkreisbogenförmige Aufnahme 3 definieren.
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Die Lagerbuchse 2 kann auch als Lagerrohr bezeichnet werden. Sie ist vorzugsweise aus mindestens einem Metallblechstreifen hergestellt, der in eine rohrförmige Form umgeformt ist. Sie weist mindestens zwei unterschiedlich dicke Buchsenwandbereiche 2.1, 2.2 auf, die eine in Umfangsrichtung der Lagerbuchse 2 verlaufende Vertiefung 4 definieren. Mindestens ein dickerer Buchsenwandbereich 2.1 der Lagerbuchse weist dabei eine Dicke t1 auf, die kleiner als seine in Axialrichtung der Lagerbuchse 2 gemessene Breite b1 ist. Die in Axialrichtung der Lagerbuchse 2 gemessene Breite b2 der Vertiefung 4 beträgt mindestens das 0,15-fache, vorzugsweise mindestens das 0,2-fache der Axiallänge b3 der Lagerbuchse 2.
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In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Breite b2 der Vertiefung 4 etwa die Hälfte oder das 0,53-fache der Axiallänge b3 der Lagerbuchse 2. Die Vertiefung 4 liegt in etwa mittig zwischen den dickeren Buchsenwandbereichen 2.1. Letztere weisen vorzugsweise die gleiche Blechdicke t1 auf. Die Blechdicke t1 liegt im Bereich von zum Beispiel 2,8 mm bis 3,8 mm, vorzugsweise 3,0 mm bis 3,5 mm. In der Vertiefung 4 weist die Lagerbuchse 2 dagegen eine Blechdicke t2 im Bereich von 1,5 mm bis 2,2 mm, vorzugsweise 1,8 mm bis 2,0 mm auf. Die Dicke t2 der Buchsenwand in der Vertiefung 4 beträgt dabei weniger als das 0,8-fache, vorzugsweise weniger als das 0,7-fache der Dicke t1 des dickeren oder dicksten Wandbereichs der Lagerbuchse 2.
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Die Vertiefung 4 sowie die dickeren Buchsenwandbereiche 2.1 sind in Umfangsrichtung der Lagerbuchse 2 vorzugsweise umlaufend ausgebildet. Die Vertiefung 4 befindet sich vorzugsweise auf der Außenseite der Lagerbuchse 2, d. h. sie ist vorzugsweise in der Mantelfläche der Lagerbuchse 2 ausgebildet. Die dickeren Buchsenwandbereiche 2.1 gehen vorzugsweise stufenlos in die Vertiefung 4 über. Der Übergang ist im Querschnitt betrachtet rampenförmig oder als Schrägfläche ausgebildet (vgl. 2).
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Die Innenseite der Lagerbuchse 2 kann im Wesentlichen absatzlos, insbesondere vertiefungsfrei ausgebildet sein. An den axialen Enden der Lagerbuchse 2 sind innenseitig umlaufende Schrägflächen (Fasen) 5 vorgesehen, die ein Einführen bzw. Einpressen eines Lagerelements, beispielsweise eines Gummilagers in die Lagerbuchse 2 erleichtern.
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Die Lagerbuchse (Lagerrohr) 2 mit den unterschiedlichen Wanddicken t1, t2 kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Beispielsweise kann die Vertiefung 4 durch spanende Bearbeitung hergestellt werden. Die spanende Bearbeitung kann dabei vor dem Umformen des Metallblechstreifens in die ringförmige Form oder danach erfolgen. Zur Verbindung der Enden des Metallblechstreifens sind diese vorzugsweise mit korrespondierenden Formschlusselementen (nicht gezeigt) versehen, beispielsweise mit einer oder mehreren hinterschnittenen Ausnehmungen und jeweils einem darin formschlüssig einfügbaren zungenförmigen Vorsprung am anderen Ende des Metallblechstreifens.
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Alternativ kann die Vertiefung 4 auch zumindest teilweise durch Streckziehen (Dick-Dünn-Ziehen) hergestellt werden.
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Eine weitere Variante zur Herstellung der Vertiefung 4 besteht darin, die Lagerbuchse 2 aus mehreren Metallblechstreifen aufzubauen und diese durch Clinchen miteinander zu verbinden. Die Vertiefung 4 wird dabei beispielsweise durch zwei in Axialrichtung der Lagerbuchse 2 voneinander beabstandete Metallblechstreifen definiert, die jeweils durch Clinchverbindungen mit einem dritten Metallblechstreifen verbunden sind. Diese Variante bietet zudem die Möglichkeit, zum Aufbau der Lagerbuchse 2 Metallblechstreifen unterschiedlicher Dicke und/oder aus unterschiedlichen Metallen oder Legierungen zu verwenden. Beispielsweise können in diesem Fall auf der Außenseite eines relativ dünnen Metallblechstreifens, dessen Breite im Wesentlichen der Axiallänge b3 der herzustellenden Lagerbuchse 2 entspricht, weitere Metallblechstreifen parallel zueinander und voneinander beabstandet angebracht und durch Clinchen an dem dünnen Metallblechstreifen fixiert werden. Der dünne Metallblechstreifen, der schließlich die Innenseite der so hergestellten Lagerbuchse 2 definiert, kann dabei z. B. aus Stahl, insbesondere hochfestem Stahl, oder einem Metall mit relativ niedrigem Reibungskoeffizienten, z. B. Kupferblech oder Blech auf Basis einer Kupfer-Nickellegierung bestehen.
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Der Arm 1 des dargestellten Fahrwerkbauteils, z. B. Achsträgers, weist mindestens zwei einen Hohlraum begrenzende Blechabschnitte 1.1, 1.2 auf, welche die konkave oder nahezu halbkreisbogenförmige Aufnahme 3 für eine formschlüssige Anbindung der Lagerbuchse definieren. Der Arm 1 des Fahrwerksbauteils bzw. dessen Blechabschnitte 1.1, 1.2 sind durch mindestens zwei in Achsrichtung der Lagerbuchse 2 voneinander beabstandete Schweißnähte 6.1, 6.2 mit derselben stoffschlüssig verbunden. Die Schweißnähte 6.1, 6.2 sind dabei an den die Dicke t1 aufweisenden Wandbereichen 2.1 der Lagerbuchse 2 angeordnet. Die Vertiefung 4 ist somit zwischen den Schweißnähten 6.1, 6.2 bzw. Blechabschnitten 1.1, 1.2 des Arms 1 angeordnet.
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Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Lagerbuchse 2 auch mehrere Vertiefungen 4, insbesondere parallel zueinander verlaufende Vertiefungen und/oder in Umfangsrichtung aneinander gereihte Vertiefungen aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009051159 A1 [0003]
- DE 102010018903 A1 [0004]
- CN 202901031 U [0005]
