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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elastomerlagers, vorzugsweise ein Gummi-Metall-Lager in Buchsenform, mit einem metallenen Innenteil, das eine Durchführung aufweist, sowie einem das Innenteil zumindest teilweise umgebenden elastomeren Lagerkörper, welcher zur Aufnahme in einer Außenhülse oder eines Aufnahmeauges ausgebildet ist.
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Derartige Elastomerlager sind insbesondere als Radiallager zur Schwingungsdämpfung an Kfz-Fahrwerken zur Verbesserung des Fahrkomforts eingesetzt, wobei sie störende Schwingungen im Fahrwerk eliminieren. Beispielsweise können Querlenker eines Kfz mit wenigstens einem Anbindungspunkt über ein solches Elastomerlager, welches insbesondere als Buchsenlager ausgebildet sein kann, am Chassis des Kfz angelenkt sein. Dabei besitzt das Innenteil dieses Lagers eine Durchführung zur Aufnahme eines Zapfens oder Bolzens, Schraube oder dergleichen des zu lagernden Bauteils. Ein herkömmliches Elastomerlager in Form eines Buchsenlagers ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 046 770 A1 beschrieben.
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Ein solches Elastomerlager in Buchsenform ist in vielfältiger Weise einsetzbar und durch eine spezifische Gestaltung exakt auf den jeweiligen Anwendungsfall anpassbar. Beispielsweise ist es durch Einsatz spezifischer Lagergeometrien und Materialauswahl möglich, Elastomerlager herzustellen, welche bezogen auf ihren Umfang unterschiedliche radiale Steifigkeiten bzw. Kennungen aufweisen. In gleicher Weise kann durch eine spezifische Lagergeometrie und Materialauswahl auch die torsionale Steifigkeit des Lagers an die jeweilige Anwendungsanfordernisse angepasst werden.
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Die beschriebene hohe Flexibilität des Elastomerlagers, insbesondere des elastomeren Buchsenlagers, in Bezug auf die Einstellung seiner Kennungseigenschaften ist ein wesentlicher Grund für den aktuell vielfältigen Einsatz dieser Lager in Kfz-Fahrwerken. Dabei besteht der Bedarf, den Fertigungsaufwand für solche Elastomerlager weiter zu reduzieren. Andererseits sind die Anforderungen auf Maßhaltigkeit der verwendeten Bauteile bei heutigen Kfz-Fahrwerken zu deren exakter Einstellung erhöht.
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Die
DE 7141159 U betrifft eine elastisches Lager mit einem äußerem zylindrischen Rohrstück oder Blechmantel und einer starren inneren, mit einer Bohrung versehen koaxial angeordneten Hülse sowie ein mit beiden Teilen fest verbundenes elastisches Material, wobei die innere Hülse eine keilförmige Außenfläche aufweist und als Profilrohr gezogen, in oder über ein keilförmiges Biegen eines Blechstückes hergestellt werden kann.
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Insofern liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Elastomerlagers anzugeben, welches vergleichsweise kostengünstig ist und mit dem Lager herstellbar sind, welche gleichzeitig hohen Toleranzanforderungen genügen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Elastomerlagers mit den Merkmalen von Anspruch 1. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren die Schritte des Bereitstellens eines Strangpressprofils mit einer Durchführung wie einem Loch, dem Ablängen eines Innenteilrohlings vom Strangpressprofil, dem Kalibrieren der Durchführung des Innenteilrohlings durch Einführen eines Dorns mit vorgegebenem Durchmessernennmaß in die Durchführung und Einbringen zumindest einer Kalibriermarke in den Außenmantel des Innenteilrohlings durch plastisches Verformen und dem Anspritzen eines Elastomers zur Gestaltung des elastomeren Lagerkörpers.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun möglich, für das Innenteil vergleichsweise kostengünstige metallene Strangpressprofile, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zu verwenden, statt der üblichen Metallkerne, welche herkömmlicherweise unter Einhaltung eines vorgegebenen Innentoleranzfeldes hochgenau aufgebohrt werden. Stattdessen wird erfindungsgemäß die Durchführung des Innenteilrohlings nach dem Ablängen vom Strangpressprofil durch plastisches Verformen mittels Aufbringen zumindest einer Kalibriermarke auf den Außenmantel des Innenteilrohlings mit vorgegebenem Toleranzfeld kalibriert. Das Aufbringen der zumindest einen Kalibriermarke bewirkt dabei durch das Volumen des Innenteilrohlings hindurch die Kalibrierung, d. h. Einstellung des Innenlochdurchmessers mit der gewünschten Genauigkeit. Insofern kann durch das Kalibrieren der Durchführung deren Durchmesser so weit verringert werden, dass er im gewünschten Toleranzfeld liegt. Die mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahren hergestellten Elastomerlager ermöglichen insbesondere eine genaue Bolzen- bzw. Schraubenführung und damit Achseinstellung am Kraftfahrzeug.
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Weitere vorteilhafte Merkmale sind in der allgemeinen Beschreibung, der speziellen Beschreibung sowie den Unteransprüchen angegeben.
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Die Durchführung im Strangpressprofil kann zweckmäßigerweise in Bezug auf ihren Durchmesser und das Toleranzfeld so gewählt sein, dass grundsätzlich eine Spielpassung zwischen der Durchführung des Strangpressprofils und des hochpräzisen Dorns mit vorgegebenem Durchmessernennmaß vorliegt, wobei durch das Einbringen der zumindest einen Kalibriermarke in den Außenmantel des Innenteilrohlings Material nach innen in die Durchführung hineinfließt zur Verringerung des Innendurchmessers der Durchführung.
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Bei der Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens muss dabei nicht zwingend eine an einer vorgegebenen Längsstelle des Rohlings umlaufende Kalibriermarke an der Außenmantelfläche des Innenteilrohlings und damit keine umlaufende Ausprägung oder Auswölbung an der Innenmantelfläche der Durchführung erzeugt werden. Dies ist dadurch begründet, dass Wandungsabschnitte zur Festlegung der Durchführung oder Bohrung im Innenteil im Einbauzustand des Lagers in der Regel in radialer Richtung keine Radialkräfte aufnehmen müssen, da das Lager mittels einer durch das Loch hindurchgeführten Schraube oder eines Bolzens kraftschlüssig an dem zu lagernden Bauteil befestigt ist. Mit der gleichen Begründung muss die zumindest eine Kalibriermarke nicht zwingend über die gesamte Längserstreckung des Innenteilrohlings verlaufen, insofern die Durchführung nicht über die gesamte Längserstreckung des Innenteilrohlings kalibriert sein.
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Zum reproduzierbaren Aufbringen der zumindest einen Kalibriermarke auf die Außenmantelfläche des Innenteilrohlings kann vorgesehen sein, dass der Innenteilrohling zunächst in eine Kalibriervorrichtung eingespannt wird, wobei zumindest eine Spannbacke, umfassend wenigstens eine Auflagefläche an der Außenmantelfläche des Innenteilrohlings angelegt wird und eine radial verlaufende Kraft auf die zumindest eine Spannbacke zum Kalibrieren der Durchführung aufgebracht wird. Hierdurch wird verursacht, dass an einem Außenmantelabschnitt des Innenteilrohlings, an welchem die wenigstens eine Auflagefläche aufliegt, durch Druckumformen die zumindest eine Kalibriermarke erzeugt wird. Die hierdurch erzeugte Einprägung an der Außenmantelfläche des Innenteilrohlings setzt sich dabei wie beschrieben durch das Material nach innen zur Verringerung des Durchmessers der Durchführung im Innenteilrohling fort, sodass an der die Durchführung festlegenden Innenmantelfläche des Innenteilrohlings zumindest eine plastische Ausbuchtung erzeugt wird zur Verringerung bzw. Kalibrierung des Durchmessers der Durchführung auf das Maß des innen in der Durchführung angeordneten Dorns.
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Zur Gestaltung einer umfänglich im Wesentlichen symmetrischen plastischen Verformung des Innenteilrohlings kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass die Kalibriervorrichtung eine Mehrzahl von umfänglich beabstandeten Spannbacken aufweist, sodass beim Einspannen des Innenteilrohlings in die Kalibriervorrichtung eine Mehrzahl von Spannbacken mit jeweils zumindest einer Auflagefläche umfänglich beabstandet an der Außenmantelfläche des Innenteilrohlings angelegt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, bei der Erzeugung einer Mehrzahl von Kalibriermarken diese allein umfänglich beabstandet zu verursachen.
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Grundsätzlich umfasst die Erfindung auch alle Verfahren, bei welchen auf dem Außenmantel des Innenteilrohlings durch Druckumformen eine Mehrzahl von umfänglich und/oder axial beabstandeten Kalibriermarken eingeprägt wird. Beispielsweise kann am Außenmantel des Innenteilrohlings und damit in etwa komplementärer Ausprägung auch an den die Durchführung festlegenden Innenmantelabschnitt des Innenteilrohlings eine helixartige Struktur erzeugt werden, beispielsweise dadurch, dass umfänglich beabstandete Spannbacken auch axial zum Innenteilrohling beabstandet sind. Dabei kann die Steigung der Strukturierung zur axialen Richtung konstant über die gesamte Längserstreckung sein, in anderen Ausführungsformen kann diese Steigung auch variieren.
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Eine helixartige Kalibriermarkenstruktur am Außenmantel und damit am Innenmantel des Innenteilrohlings kann beispielsweise beim späteren Einbau des Lagers die Einführung des Bolzens bzw. der Schraube in die kalibrierte Durchführung dadurch erleichtern, dass das eingeführte Teil aufgrund der helixartige Strukturierung am Innenmantel des Innenteilrohlings automatisch zentriert wird.
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Zur Einstellung einer spezifischen Lagergeometrie, beispielsweise zur Erzielung einer vorgegebenen Kennung des Elastomerlagers kann vorgesehen sein, dass nach dem Kalibrieren der Durchführung des Innenteilrohlings und vor dem Anspritzen von Elastomer die Außenmantelfläche des Innenteilrohlings zur Gestaltung des Innenteils zumindest abschnittsweise zu dessen Konturierung Kunststoff umspritzt wird. Bei diesem Verfahren kann auch ein Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren zur Anwendung kommen, um insbesondere die Konturierungs- und Elastomeranspritzung in einer einzelnen Spritzgießmaschine bzw. direkt aufeinanderfolgend auszuführen.
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Durch diese Maßnahme kann eine beliebige Konturierung des Innenteilrohlungs erzeugt und damit eine hohe Gestaltungsflexibilität bei der Einstellung der Lagergeometrie erzielt werden. Dabei ist auch voll umfängliche Umspritzung mit Kunststoff und/oder über die gesamte Längserstreckung des Innenteils zu dessen Konturierung möglich. Die Anhaftung des Kunststoffes am metallenen Innenteilrohling, insbesondere durch einen Stoffschluss, kann dabei durch zumindest eine weitere Schicht wie durch einen Haftvermittler verbessert werden.
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Zur Konturierung des Innenteils durch Anspritzen eines Kunststoffs kann eine Vielzahl von spritzfähigen Kunststoffen zur Anwendung kommen, insbesondere solche mit im Vergleich zu dem Elastomer hoher Festigkeit und Steifigkeit, wobei auch faserverstärkte Kunststoffe verwendbar sind. Derartige Kunststoffe für die Konturierung des Innenteils können zweckmäßigerweise bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften in Bezug auf die des Elastomers so ausgewählt sein, dass das elastische Verhalten bzw. Dämpfungseigenschaften des Lagers im Wesentlichen bzw. allein durch das Elastomer bestimmt wird. Zweckmäßigerweise haftet der angespritzte Kunststoff am Innenteil, sodass das Innenteil mit kalibrierter Durchführung und Kunststoffanspritzung dann für den weiteren Herstellungsprozess des Elastomerlagers als konturiertes Innenteil zur Verfügung steht.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Kunststoffumspritzung wenigstens abschnittsweise über zumindest eine Kalibriermarke verläuft, insbesondere diese abdeckt. Aufgrund der oben beschriebenen Erzeugung zumindest einer Einprägung am Außenmantel des Innenteilrohlings wird damit die Haftung des angespritzten Kunststoffes am Innenteilrohling wesentlich verbessert, da ein Formschluss zwischen Kunststoff und Innenteil bereitgestellt wird, welcher eine erhöhte Festigkeit der Verbindung zwischen dem Kunststoff und dem Innenteilrohling bereitstellt gegen axiale und/oder torsionale Kräfte auf die Verbindung im Betrieb des Lagers. Insbesondere kann damit verhindert werden, dass das Innenteil bei der Benutzung des Lagers axial auswandert bzw. sich gegenüber der Kunststoffkonturierung verdreht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere bei der Verwendung von zylinderförmigen Strangpressprofilen, welche wie obenstehend erläutert unter Umständen und in Abhängigkeit der jeweiligen Funktionsanforderung des herzustellenden Buchsenlagers durch Kunststoffumspritzung, insbesondere asymmetrisch, konturierbar sind. Durch die Verwendung eines Strangpressprofils zur Herstellung des Innenteils kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch schon das Strangpressprofil die notwendige, unter Umständen asymmetrische Konturierung in Umfangsrichtung aufweisen, die jedoch hier in Längsrichtung keine Variationen zulässt.
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Das Anspritzen des Elastomers an das durch Kunststoffanspritzung konturierte Innenteil zur Gestaltung des Elastomerkörpers (elastomerer Lagerkörper) kann auf herkömmliche Weise erfolgen, wobei zwischen dem Elastomer und dem Kunststoff der Innenteilkonturierung ein Stoffschluss realisiert sein kann. Hierzu können formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe wie beispielsweise Naturkautschuk oder Silikonkautschuk verwendet werden. Dabei kann der elastomere Lagerkörper nicht nur eine einzelne Elastomerschicht aufweisen, sondern mehrere. Ferner kann er mit einer radialen Schichtenfolge aufweisend zumindest eine Elastomerschicht sowie zumindest ein Element aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Lagerkörper unter der Verwendung von unterschiedlichen Elastomeren herzustellen.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch vorgesehen sein, an das wie beschrieben kalibrierte Innenteil ohne weitere Konturierung des Innenteils direkt den elastomeren Lagerkörper anzuspritzen. Auch hier wird aufgrund der oben beschriebenen Erzeugung zumindest einer Einprägung am Außenmantel des Innenteilrohlings die Haftung des angespritzten Elastomers am Innenteil wesentlich verbessert, da ein Formschluss zwischen dem Elastomer und Innenteil bereitgestellt wird, welcher eine erhöhte Festigkeit der Verbindung zwischen dem Elastomer und dem Innenteil bereitstellt gegen axiale und/oder torsionale Kräfte auf die Verbindung im Betrieb des Lagers. Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung eines Elastomerlagers, welches direkt in ein Aufnahmeauge, beispielsweise ein Aufnahmeauge eines Lenkers einsetzbar ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner zur Herstellung eines als Buchsenlagers ausgebildeten Elastomerlagers geeignet, dass neben dem Innenteil, das eventuell konturiert sein kann, und dem elastomeren Lagerkörper eine sowohl das Innenteil als auch den elastomeren Lagerkörper aufnehmende Außenhülse aufweist. Dabei kann diese Außenhülse eine umfänglich geschlossene Hülse oder auch eine Schlitzhülse sein bzw. aus einer Mehrzahl von Hülsenteilsegmenten bestehen, welche umfänglich nebeneinander um den Lagerkörper herum angeordnet sind. Diese Hülse bzw. die Hülsensegmente können dabei an den Lagerkörper anvulkanisiert sein und Metall, Kunststoff oder einen Verbundstoff umfassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einiger Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erläutert, wobei
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1 in einer perspektivischen Ansicht ein aus einem Aluminiumstrangpressprofil abgelängtes Innenteil mit kalibrierter Durchführung,
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2 einen zur Längserstreckung des Innenteils gemäß 1 mittigen Schnitt senkrecht zur Achse,
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3 das in 1 dargestellte Innenteil in einer Schnittdarstellung parallel zur Achse,
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4a das in 1 dargestellte Innenteil mit angespritzter Kunststoffkonturierung in einer Stirnseitenansicht,
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4b das Innenteil gemäß 4a im angegebenen Schnitt,
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5a ein ausgehend vom konturierten Innenteil der 4a, b durch Anformen eines Elastomers an das konturierte Innenteil mit angeordneter äußeren Hülse vervollständigtes Buchsenlager in einer perspektivischen Ansicht,
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5b die in 5a angegebene Darstellung in einem Teilschnitt, und
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6 den in 5b angegebenen Teilschnitt in einer Explosionsdarstellung
zeigt.
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Im Folgenden soll beispielhaft das erfindungsgemäße Verfahren mit Bezug auf die Herstellung eines Elastomerlagers beschrieben werden, wie es in einem Querlenker eines Kfz einsetzbar ist. Ein solches Elastomerlager umfasst ein metallenes Innenteil sowie einen das Innenteil zumindest teilweise umgebenden elastomeren Lagerkörper. Das in 1 angegebene und im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Innenteil 20 geht von einem Aluminium-Stranggussprofil aus, das in der beschriebenen Ausführungsform vollkommen zylindrisch und homogen aufgebaut und mit einer zentralen Durchführung 21 in bekannter Weise hergestellt ist. Dieses Herstellungsverfahren des Rohlings bedingt einen vergleichsweise groben Toleranzgrad bezüglich des Durchmessers der Durchführung 21. Das Toleranzfeld ist vergleichsweise groß und kann in Abhängigkeit der Betriebsparameter für das Stranggießen und in Abhängigkeit der verwendeten Metalllegierung ohne weiteres im Bereich zwischen H15 und H13 liegen. Beispielhafte Durchführungsdurchmesser liegen zwischen 10–20 mm, sodass ein Toleranzfeld für eine derartige Durchführung in einem Stranggussprofil ohne weiteres mehrere Hundert μm betragen kann.
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Um eine genauere Bolzen- bzw. Schraubenführung in der Durchführung des Innenteils bzw. des späteren Elastomerlagers bereitzustellen, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Durchführung eines, vom Strangpressprofil abgelängten Innenteilrohling durch Aufbringen von mehreren Kalibriermarken auf bzw. in dessen Außenmantelfläche kalibriert, sodass sich der Toleranzgrad der Durchführung vermindert. In der beschriebenen Ausführungsform kann beispielsweise ausgehend von einem Toleranzgrad H14 die Qualität der Durchführung auf einen Toleranzgrad H11 oder ausgehend von einem Toleranzgrad H13 auf einen Toleranzgrad H10 gesteigert werden. Die jeweiligen Toleranzgrade der Durchführung bzw. deren Verbesserung hängen von den verschiedenen Prozessparametern ab, insofern sind die angegebenen Werte nur als beispielhaft zu betrachten.
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Zur Kalibrierung der Durchführung wird in der beschriebenen Ausführungsform ein Dorn mit vorgegebenem Durchmessernennmaß in die Durchführung des Innenteilrohlings eingeführt, der Innenteilrohling in eine Kalibriervorrichtung eingespannt, welche eine Mehrzahl von Spannbacken aufweist mit jeweils einer Auflagefläche zur Anlage an der Außenmantelfläche des Innenteilrohlings, wobei diese Auflageflächen umfänglich beabstandet am Innenteilrohling anliegen.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Innenteilrohling zunächst in die Kalibriervorrichtung eingespannt und nachfolgend der Dorn in die Durchführung eingeführt.
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Die Einbringung der Mehrzahl von Kalibriermarken in die zylindrische Oberfläche des Innenteilrohlings 20 verursacht die in 1 sichtbaren Einprägungen an der Oberfläche des Rohlings. Diese werden erzeugt durch das Aufbringen einer radial verlaufenden Kraftkomponente auf die Spannbacken nach innen, wobei sich diese Einprägungen durch das Material nach innen zur Verringerung des Durchmessers der Durchführung im Innenteilrohling fortsetzt. Insofern wird bei dem Kalibriervorgang an der die Durchführung festliegenden Innenmantelfläche des Innenteilrohlings eine entsprechende Mehrzahl von Ausbuchtungen erzeugt, welche jeweils mit einer zugeordneten Kalibriermarke am Außenmantel korrespondieren. Dieser Ausbuchtungen werden durch den eingeschobenen Dorn in ihrer radialen Erstreckung beschränkt.
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Durch das nach innen in die ursprüngliche Durchführung hineingedrückte Material ergibt sich die gewünschte Verringerung des Durchmessers der Durchführung, wobei sich der Begriff „Durchmesser der Durchführung” auf den Kreisdurchmesser eines gedachten Kreises bezieht, der in einer Schnittebene senkrecht zur Achse des Innenteils innerhalb der Durchführung verläuft und der die an der Innenmantelfläche des Innenteils angeordneten Ausbuchtungen berührt.
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Bei dem in 1 angegebenen Beispiel verlaufen die über den Umfang des Rohlings beabstandeten und sich über diesen erstreckenden Kalibriermarken 24 nur über eine Teillänge LM der Gesamtlänge L0, wobei das Verhältnis in der beschriebenen Ausführungsform < 0,5 ist. Die Kalibriermarken sind etwa rechteckförmig ausgebildet, wobei deren Längskanten in der beschriebenen Ausführungsform parallel zur Achse des Innenrohlings verlaufen. Dabei sind die etwa in Umfangsrichtung verlaufenden Seitenkanten in der beschriebenen Ausführungsform gekrümmt und stellen letztlich den jeweiligen Abdruck der Auflagefläche eines Spannbackens dar, mit welcher dieser bei der Kalibrierung in radialer Richtung auf den Außenmantel des Innenrohrteils zur Erzeugung einer Kalibriermarke einwirkt.
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2 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Achse A des in 1 dargestellten Innenteils in seiner Mitte der Längserstreckung. Erkennbar weist die Kalibriereinrichtung fünf jeweils um 72° umfänglich beabstandete und in der Ausbildung ihrer Anlageflächen gleichgestalteten Spannbacken auf, sodass durch die Kalibrierung der Durchführung 21 des Innenteils die auf der Außenmantelfläche 23 des Innenteils 20 fünf jeweils um die besagten 72° umfänglich beabstandeten Kalibriermarken resultieren. In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 26 die Begrenzungslinie des kalibrierten Innenteilrohlings angegeben, das Bezugszeichen 25 zeigt die ursprüngliche Begrenzungslinie, d. h. die Situation vor der Kalibrierung des Innenteilrohlings bzw. dessen Durchführung 21. Erkennbar wird durch das Kalibrieren auch eine leichte Ausbauchung der äußeren Oberfläche des Innenteils zwischen zwei benachbarten Kalibriermarken verursacht. Dieser Effekt ist jedoch für das fertig gestellte Elastomerlager aufgrund weiterer Anformungen, beispielsweise von Kunststoff oder Elastomer vernachlässigbar, da es insofern keinen Einfluss auf die Maßhaltigkeit des fertiggestellten Elastomerlagers besitzt. Der Einfachheit halber ist in 2 die durch die Kalibrierung verursachte Anpassung des Durchmessers der Durchführung 21 bzw. die an der Innenmantelfläche 22 durch das Aufbringen der äußeren Kalibriermarken erzeugten Ausbuchtungen nicht dargestellt.
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Hierzu sei stattdessen auf die Darstellung der 3 verwiesen, welche einen Schnitt mit geknickter Schnittlinie durch den in 1 dargestellten Innenteilrohling 20 zeigt. Die geknickte, senkrecht zur Achse A des Innenteils verlaufende Schnittlinie weist dabei einen Richtungswechsel im Schnittpunkt mit der Achse A auf, derart, dass sie durch zwei Kalibriermarken 24 verläuft. In Längsrichtung des Innenteils sind nach der Kalibrierung drei Bereiche A1, A2 und A3 ausgezeichnet, wobei in Abschnitt A2 durch das Einprägen der Kalibriermarken 24 in die Außenmantelfläche 23 des Innenteilrohlings 20 wie beschrieben eine Verringerung des Durchmessers der Durchführung um den Betrag 2·K2 erfolgt. Dies trifft nicht auf die Bereiche A1 und A3 zu, in welchen nach der Kalibrierung der Durchmesser der Durchführung 21 unverändert ist.
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Aufgrund der an der Außenmantelfläche in Umfangsrichtung versetzten Kalibriermarken 24 ist im Bereich A2 auch die Verjüngung an der Innenmantelfläche nicht voll umfänglich gebildet, sondern führt stattdessen im Bereich A2 zur Ausbildung einer Art „Rippenstruktur” an der Innenmantelfläche, wobei einzelne „Rippen” entsprechend zu ihrer zugeordneten Kalibriermarken 24 in Längsrichtung und umfänglich beabstandet verlaufen. Die radial nach innen gemessene Höhe dieser „Rippen” und damit die Änderung 2·K2 des Innendurchmessers wird letztlich durch das Nennmaß des beim Kalibriervorgang sich in der Durchführung 21 befindlichen Dorns bestimmt. Da bei dem Umformprozess Material nicht allein in diese „Rippen” fließt sondern beispielsweise auch zu der oben beschriebenen Ausbauchung führt, ist die radiale Erstreckung K1 einer Kalibriermarke 24 größer als die radiale Erstreckung K2 der zugeordneten „Rippe” an der Innenmantelfläche des Innenteils.
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Je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf der Grundlage des in den 1–3 gezeigten Innenteils 20 mit kalibrierter Durchführung 21 nachfolgend auf herkömmliche Weise mit der Anspritzung eines Elastomers zur Gestaltung eines Elastomerkörpers das erfindungsgemäße Elastomerlager vervollständigt werden, wobei das Innenteil und der daran angeformte Elastomerkörper in dieser Ausführungsform ein in ein Lagerauge eines Lenkers einbringbares Elastomerlager bilden und der Elastomerkörper durch Vulkanisieren mit dem Innenteil haftend verbunden sein kann. Die an der Außenmantelfläche 23 umfänglich versetzten Kalibriermarken 24 können vorteilhaft eine Verbesserung der Verbindung des Elastomers mit dem Innenteil 20 bewirken, da sie einen Formschluss insbesondere bei solchen Betriebskräften bereitstellen, welche in Einbaulage des Lagers torsional oder in Längsrichtung wirken.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Elastomerkörper als eine radiale Schichtenfolge von Elastomer und zumindest einem Element aus Metall oder Kunststoff an das Innenteil angeformt werden, beispielsweise durch Spritzgießen in einer Spritzgießform.
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In einer weiteren Ausführungsform kann vor dem Anformen des Elastomers eine Konturierung des Innenteils durch Anspritzung eines Kunststoffes erzeugt werden. Dabei kann diese Konturierung zur Erzielung einer vorgegebenen Kennung des Elastomerlagers durchgeführt werden, wobei der Elastomerkörper durch eine Anformung an dem konturierten Innenkern gestaltete wird.
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Eine solche Konturierung eines Innenteils kann beispielsweise die Gestaltung einer in Umfangsrichtung symmetrischen, bauchigen Struktur im Bereich der Längsmitte des Innenteils umfassen, wie sie in den 4a, b gezeigt ist. Wie aus der Figur ersichtlich, verläuft in dem angegebenen Beispiel die angespritzte Kunststoffkonturierung 30 über die gesamte Außenmantelfläche des Innenteils 20 und damit auch über die Kalibriermarken 24. 4a zeigt eine Stirnseitenansicht des konturierten Innenteils 20' mit geknickter Schnittlinie B-B, welche wie mit Bezug auf 3 erläutert auch hier so gelegt ist, dass im dargestellten Schnitt der 4b zwei Kalibriermarken liegen. Die an der Außenmantelfläche umfänglich versetzten Kalibriermarken 24 können vorteilhaft in dieser Ausführungsform eine Verbesserung der Verbindung zur Gestaltung des konturierten Innenteils 20' bewirken aufgrund des Formschlusses zwischen der Konturierung und dem Innenteil insbesondere bei solchen Betriebskräften, welche in Einbaulage des Lagers torsional oder in Längsrichtung wirken.
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Ausgehend von dem in den 4a, b dargestellten konturierten Innenteil 20' mit kalibrierter Durchführung 21 kann das Elastomerlager nachfolgend auf herkömmliche Weise mit der Anspritzung eines Elastomers zur Gestaltung eines Elastomerkörpers am Innenteil vervollständigt werden. Dabei kann das konturierte Innenteil 20' und der daran angeformte Elastomerkörper in dieser Ausführungsform ein in ein Lagerauge eines Lenkers einbringbares Elastomerlager bilden, wobei der Elastomerkörper durch Vulkanisieren mit dem Innenteil haftend verbunden werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann der Elastomerkörper so am konturierten Innenteil 20' angeformt sein, dass er eine radiale Schichtenfolge von Elastomer und zumindest einem Element aus Metall oder Kunststoff umfasst.
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In einer weiteren, in den 5a, b und 6 dargestellten Ausführungsform, kann ausgehend von einer mit Bezug auf die 4a, b beschriebenen Ausführungsform die Herstellung des Elastomerlagers auch das Anordnen einer das Lager radial abschließenden Außenhülse zur Bereitstellung eines Buchsenlagers umfassen, wobei die Außenhülse das Innenteil mit angeformtem Elastomerkörper umschließt bzw. radial umgibt. 5a zeigt ein erfindungsgemäß hergestelltes Buchsenlager 1 in einer perspektivischen Ansicht. Erkennbar ist das Lager als sogenanntes Schlitzbuchsenlager ausgebildet, bei welchem die Außenhülse 50 über ihre gesamte Längserstreckung geschlitzt ist und der Elastomerkörper 40 im Bereich dieses Schlitzes in radialer Richtung keilförmig ausgebildet ist, wobei in Einbaulage des Buchsenlagers 1 in einem zugeordneten Aufnahmeauge eines Lenkers der Keil bzw. der Schlitz geschlossen und damit das Elastomer in Vorspannung gebracht sein kann. Eine solche Ausführungsform weist gegenüber nicht vorgespannten Buchsenlagern den Vorteil auf, dass im Betrieb eine der Lebensdauer des Lagers abträgliche Zugspannung auf das Elastomer vermieden werden kann.
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5b zeigt das in 5a dargestellte Lager in einem Teilschnitt mit Angabe der am Innenmantel des konturierten Innenteils 20' umfänglich versetzten Ausbuchtungen 27, welche die mit Bezug auf 3 beschriebene Verengung des Durchmessers 21 zu dessen Kalibrierung bewirken. Entsprechend der Darstellung der 4a, b verläuft die Kunststoffanspritzung 30 in der beschriebenen Ausführungsform über die gesamte Länge des Lagers 1 bzw. des Innenteils 20. Auch der an die Kunststoffkonturierung 30 angespritzte Elastomerkörper 40 erstreckt sich über die gesamte Längserstreckung der Kunststoffkonturierung bzw. des Innenteils. In der beschriebenen Ausführungsform sind der Elastomerkörper 40 und der an das Innenteil angespritzte Kunststoffkörper 30 durch einen Stoffschluss zur Übertragung der betriebsbedingten Kräfte verbunden. Dabei kann die aus einem Metall oder einem Kunststoff bzw. einem Verbundstoff hergestellte Außenhülse 50 zusammen mit dem Elastomerkörper 40 durch Spritzgießen und durch Vulkanisieren mit dem Elastomerkörper verbunden sein.
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6 zeigt das beschriebene Buchsenlager 1 bezogen auf die Darstellung gemäß 5b in einer Explosionsansicht, sodass die Einzelbestandteile in Achsrichtung des Lagers voneinander beabstandet dargestellt sind. Aus der Darstellung sind die umfänglich am Außenmantel des Innenteils 20 beabstandeten Kalibriermarken 24 und die zugeordneten, umfänglich am Innenmantel des Innenteils 20 angeordneten und den Kalibriermarken 24 zugeordneten Ausbuchtungen 27 erkennbar.
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Die Kunststoffanspritzung 30 an dem konturierten Innenteil 20' weist am Innenmantel komplementär zu den Kalibriermarken 24 geformte und in diese sich hinein erstreckende und diese ausfüllende Ausbuchtungen 31 auf, über welche sowohl in tangentialer als auch longitudinaler Richtung ein Formschluss zwischen dem Innenteil und der Kunststoffkonturierung 30 realisiert ist.
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Der zwischen der Außenhülse 50 und der Kunststoffkonturierung 30 angeordnete Elastomerkörper 40 ist in der beschriebenen Ausführungsform homogen ausgebildet. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann dieser auch zumindest eine Zwischenlage aus Metall oder Kunststoff umfassen zur Einstellung vorgegebener Kennungen des Lagers. In weiteren Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, zwischen der Kunststoffkonturierung und dem Elastomerkörper und/oder zwischen dem Elastomerkörper und der Außenhülse 50 keinen Stoffschluss, sondern einen Formschluss vorzusehen, sodass das Lager im Vergleich zum vorbeschriebenen Lager torsional sehr weich ausgebildet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Buchsenlager
- 3
- Schlitz
- 20
- Innenteilrohling/Innenteil
- 20'
- Konturiertes Innenteil
- 21
- Zentrale Durchführung
- 22
- Innenmantelfläche
- 23
- Außenmantelfläche
- 24
- Kalibriermarke
- 25
- Ursprüngliche Begrenzungslinie
- 26
- Begrenzungslinie
- 27
- Ausbuchtung
- 30
- Kunststoffanspritzung
- 31
- Ausbuchtung
- 40
- Elastomerkörper, elastomerer Lagerkörper
- 50
- Hülse
- A
- Achse
- A1, A2, A3
- Längsabschnitt
- B-B
- Schnitt
- LM
- Länge einer Kalibriermarke
- L0
- Länge des Innenteils
