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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kern für ein elastisches Lager, wobei der Kern zur Aufnahme eines Bolzens oder einer Schraube dient, wobei der Kern eine Hülse aufweist, die einen Mittelabschnitt und zwei sich an den Mittelabschnitt anschließende, außenliegende Endabschnitte aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein elastisches Lager für ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Kern, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kerns.
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Ein elastisches Lager der eingangs genannten Art wird beispielsweise in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, um die beim Überrollen von Bodenunebenheiten auftretenden Kräfte oder Stöße zu dämpfen und so den Fahrkomfort zu erhöhen. Des Weiteren dient das elastische Lager auch dazu, Kraftfahrzeugteile miteinander oder mit dem Chassis des Kraftfahrzeugs zu verbinden.
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Ein bevorzugtes Einsatzgebiet des eingangs genannten elastischen Lagers ist in einer Fahrwerksachse eines Nutzfahrzeugs oder einer Anhängerachse, die auch als Trailerachse bezeichnet werden kann.
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Ein elastisches Lager für eine Fahrwerksachse oder eine Trailerachse weist einen Kern und einen an den Kern anvulkanisierten Elastomerkörper auf. Das elastische Lager wird in ein Aufnahmeauge eingepresst, wobei ein Bolzen oder eine Schraube durch eine im Kern ausgebildete Durchgangsöffnung hindurchgeführt wird, um das elastische Lager mit einem Fahrzeugteil zu verbinden.
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Um eine hohe Steifigkeit des elastischen Lagers bei gleichzeitig hoher Lebensdauer zu erzielen, ist es erforderlich, dass der Außendurchmesser des Kerns ausreichend groß ist. Gleichzeitig ist für die Zentrierung des Bolzens und/oder der Schraube ein kleiner Innendurchmesser der Durchgangsöffnung erforderlich.
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Dadurch ist der Kernquerschnitt, welcher für die notwendige Standfestigkeit verantwortlich ist, um die Anschraubkräfte aufzunehmen, überdimensioniert, so dass der Kern ein hohes Gewicht aufweist.
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Aus
DE 10 2010 036 027 A1 geht eine Stahlgummibuchse hervor, die eine Stahlbuchse zur Aufnahme einer Schraube oder eines Bolzens und einen aufvulkanisierten Elastomerkörper aufweist. Innerhalb der Stahlbuchse ist ein aus Kunststoff bestehendes Distanzstück angeordnet, das mit einer Durchgangsöffnung versehen ist, um eine Schraube oder einen Bolzen hindurchzuführen.
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DE 33 46 665 A1 offenbart ein elastisches Lager. Das elastische Lager besteht aus einer inneren Hülse, einer äußeren Hülse und einem elastischen Gelenkkörper, der mit den Hülsen verbunden ist. Die innere Hülse weist mittig einen größeren Innendurchmesser auf als an ihren axialen Enden.
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Aus der
DE 10 2008 008 246 A1 ist ein Buchsenlager bekannt, das ein Innenteil, eine Außenhülse und einen elastomeren Lagerkörper, in den ein Zwischenblech einvulkanisiert ist, umfasst. Das Innenteil weist in seinem axial mittleren Teil einen größeren Innendurchmesser auf als an seinen beiden Endabschnitten. Der Außendurchmesser des Innenteils ist an den beiden Enden des Innenteils erweitert.
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Ein weiteres Lager ist aus
US 8 211 348 B2 bekannt. Das Lager besteht aus einer Innenhülse, einer Außenhülse und einem dazwischen angeordneten Elastomerkörper. Die Innenhülse weist ebenfalls in ihrem axial mittleren Bereich einen Bereich mit vergrößertem Durchmesser auf.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kern für ein elastisches Lager und ein elastisches Lager zu schaffen, die eine größere Designfreiheit sowie ein niedriges Gewicht aufweisen und zudem kostengünstig sind. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kerns zu schaffen, das einfach und kostengünstig durchführbar ist.
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Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 7 und 10 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Kerns, des elastischen Lagers und des Verfahrens zur Herstellung eines derartigen Kerns sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Kern für ein elastisches Lager, wobei der Kern zur Aufnahme eines Bolzens oder einer Schraube dient, wobei der Kern eine Hülse aufweist, die einen Mittelabschnitt und zwei sich an den Mittelabschnitt anschließende, außenliegende Endabschnitte aufweist, wobei der Mittelabschnitt einen ersten Innendurchmesser und die Endabschnitte einen zweiten Innendurchmesser aufweisen, wobei der zweite Innendurchmesser kleiner als der erste Innendurchmesser ist und wobei die freien Enden der Endabschnitte radial nach innen rolliert sind.
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Das den Kern aufweisende elastische Lager wird bevorzugt in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, eingesetzt. Weiterhin bevorzugt wird der Kern in einer Fahrwerksachse oder einer Anhängerachse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, eingesetzt.
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Durch die Verwendung einer Hülse wird eine große Designfreiheit für die Gestaltung der Außenkontur des Kerns geschaffen. Insbesondere wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad bei der Einstellung der Steifigkeiten des Lagers und der Lebensdauer geschaffen. Der zweite Innendurchmesser dient zur Führung eines Bolzens oder einer Schraube. Insbesondere entspricht der zweite Innendurchmesser einem Außendurchmesser eines Bolzens oder einer Schraube. Zudem weist der aus einer Hülse gebildete Kern ein niedriges Gewicht auf. Bevorzugt erfolgt die Reduzierung des Innendurchmessers durch Umformen der Endabschnitte von dem ersten Innendurchmesser auf den zweiten Innendurchmesser. Bevorzugt ist der Kern aus einer dünnwandigen Hülse, wobei die Wandstärke der Hülse auf die erforderliche Standfestigkeit zur Aufnahme der Anschraubkräfte abgestimmt ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die zweiten Endabschnitte von dem ersten Innendurchmesser auf den zweiten Innendurchmesser kalibriert. Durch die Reduktion der Innendurchmesser der beiden Endabschnitte wird auf einfache und kostengünstige Weise eine Führung für eine Schraube oder einen Bolzen geschaffen. Insbesondere werden beim Kalibieren die zweiten Endabschnitte von dem ersten Innendurchmesser auf den zweiten Innendurchmesser umgeformt, insbesondere zusammengedrückt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die freien Enden der Endabschnitte umgeformt. Die umgeformten Endabschnitte weisen einen dritten Innendurchmesser auf, der kleiner als der zweite Innendurchmesser ist. Dadurch bilden die umgeformten Endabschnitte den kleinsten sich ergebenden Durchmesser für die Führung einer Schraube oder eines Bolzens. Zudem werden die Stirnflächen der Endabschnitte vergrößert und somit die Gefahr reduziert, dass sich der Kern in eine Anschraubfläche eines Fahrwerkteils, wie beispielsweise einer Konsole, eingräbt. Bevorzugt sind die Endabschnitte radial nach innen umgeformt. Weiterhin bevorzugt sind die Endabschnitte radial nach innen umgebogen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt das Umformen in einem dem Kalibrierprozess nachgeschalteten Prozess.
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Dadurch, dass die freien Enden der Endabschnitte radial nach innen rolliert sind, bilden die radial nach innen rollierten Endabschnitte den kleinsten sich ergebenden Innendurchmesser zur Führung eines Bolzens oder einer Schraube. Ferner werden die Stirnflächen der Endabschnitte auf einfache und kostengünstige Weise vergrößert, so dass die Gefahr reduziert wird, dass sich der Kern in eine Anschraubfläche eines Fahrwerkteils, wie beispielsweise einer Konsole, eingräbt. Ferner werden durch das Rollieren die Endabschnitte kalt umgeformt, so dass die Festigkeit des Kerns im Bereich der rollierten Endabschnitte erhöht ist. Dadurch können hohe Anschraubkräfte aufgenommen werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die auf den zweiten Innendurchmesser reduzierten Endabschnitte und der Mittelabschnitt durch jeweils einen rampenförmigen Übergangsabschnitt miteinander verbunden. Der rampenförmige Übergangsabschnitt sorgt für einen weichen Übergang von dem Mittelabschnitt zu den Endabschnitten. Dadurch werden Dehnungsspitzen in einem an dem Kern anvulkanisierten Elastomerkörper aufgrund scharfkantiger Übergangsabschnitte vermieden und so die Lebensdauer des Elastomerkörpers erhöht. Ferner sorgen die rampenförmigen Übergangsabschnitte für einen weichen Übergang von dem Mittelabschnitt zu den jeweiligen Endabschnitten und somit für eine verbesserte Spannungsverteilung innerhalb des Kerns, wenn die beiden Endabschnitte auf den zweiten Innendurchmesser kalibriert sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Mittelabschnitt eine Einschnürung auf. Dadurch können Lagereigenschaften, wie Steifigkeiten und Lebensdaueranforderungen, eingestellt werden. Die Einschnürung kann durch Kalibrieren, also Zusammendrücken, erzeugt werden.
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Vorteilhaft ist die Hülse aus Metall. Dadurch weist der Kern eine hohe Festigkeit auf. Die Wandstärke der Hülse ist bevorzugt auf die notwendige Standfestigkeit zur Aufnahme der Schraubkräfte abgestimmt. Bevorzugt ist die Hülse als eine dünnwandige Metallhülse ausgebildet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein elastisches Lager für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeug, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, weiterhin bevorzugt für eine gezogene Trailerachse, vorgeschlagen, das einen derartigen Kern und einen mit dem Kern verbundenen Elastomerkörper aufweist. Bevorzugt ist der Elastomerkörper an einer Außenseite des Kerns anvulkanisiert. Da der Kern aus einer einfachen Hülse gebildet ist, wird eine große Designfreiheit für die Gestaltung der Außenkontur des Kerns geschaffen. Die einen geringeren Innendurchmesser aufweisenden Endabschnitte dienen zur Führung einer Schraube oder eines Bolzens. Ferner ist die Hülse derart ausgebildet, dass sie auf die notwendige Standfestigkeit zur Aufnahme der Anschraubkräfte abgestimmt ist und gleichzeitig ein geringes Gewicht aufweist. Optional kann der Elastomerkörper außenumfangseitig von einer Außenhülse begrenzt werden. Ferner optional kann der Elastomerkörper wenigstens eine Niere aufweisen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das elastische Lager eine Außenhülse auf. Die Außenhülse ist an den Elastomerkörper anvulkanisert. Die Außenhülse kann aus Metall oder Kunststoff sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kerns vorgeschlagen, das folgende Verfahrensschritte aufweist. Zuerst wird eine Hülse mit einem ersten Innendurchmesser bereitgestellt, der einen Mittelabschnitt und zwei sich an den Mittelabschnitt anschließende, außenliegende Endabschnitte aufweist. Anschließend werden die Endabschnitte auf einen zweiten Innendurchmesser, der kleiner ist als der erste Innendurchmesser, kalibriert. Insbesondere werden die zweiten Endabschnitte von dem ersten Innendurchmesser auf den zweiten Innendurchmesser zusammengedrückt. Diese Reduktion wird so eingestellt, dass sich optimale Eigenschaften für ein elastisches Lager ergeben und gleichzeitig ein geeigneter Durchmesser geschaffen wird, von dem ausgehend die freien Enden der Endabschnitte radial nach innen rolliert werden können, um den gewünschten Innendurchmesser zur Führung einer Schraube oder eines Bolzens einzustellen. Außerdem ist die Kalibrierrate beziehungsweise bei einem mehrstufigen Kalibrierschritt sind die Kalibrierraten so zu wählen, dass der Kernwerkstoff fließen kann und nicht reißt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die freien Enden der Endabschnitte nach innen umgeformt. Dadurch übernehmen die umgeformten Abschnitte der freien Enden die Führung einer Schraube oder eines Bolzens, da sie den kleinsten Innendurchmesser vorgeben. Zudem wird die Stirnfläche durch das Umformen vergrößert, so dass die Gefahr, dass sich der Kern in eine Anschraubfläche eines Fahrzeugteils, insbesondere einer Konsole, eingräbt, reduziert wird. Bevorzugt werden die freien Enden der Endabschnitte nach innen rolliert. Weiterhin bevorzugt werden die Endabschnitte in einem dem Kalibrierprozess nachgeschalteten Prozess umgeformt.
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Nachfolgend werden ein Kern, ein elastisches Lager sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns und weitere Merkmale und Vorteile anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Hierbei zeigen:
- 1 einen Querschnitt durch ein elastisches Lager gemäß einer ersten Ausführungsform mit einem Kern gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 einen Querschnitt durch ein elastisches Lager gemäß einer ersten Ausführungsform mit einem Kern gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
- 3 einen Querschnitt durch ein elastisches Lager gemäß einer zweiten Ausführungsform mit einem Kern gemäß der ersten Ausführungsform.
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In 1 ist ein elastisches Lager 10 gezeigt, das in einem nicht dargestellten Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Trailerachse eines Nutzfahrzeugs, eingesetzt wird.
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Das elastische Lager 10 weist einen Kern 12 und einen Elastomerkörper 14 auf. Der Elastomerkörper 14 ist an einer Außenseite 16 des Kerns 12 stoffschlüssig angebunden, insbesondere anvulkanisiert. Das elastische Lager 10 wird in ein nicht dargestelltes Aufnahmeauge eines Fahrwerksteils eingepresst.
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Der Kern 12 weist eine Hülse 18 auf, die einen Mittelabschnitt 20 und zwei sich an den Mittelabschnitt 20 anschließende, außenliegende Endabschnitte 22 aufweist. Die Hülse 18 ist aus dünnwandigen Metall, insbesondere Stahl.
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Der Kern 12 hat ferner eine zentrale Durchgangsöffnung 24 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Schraube oder eines nicht dargestellten Bolzens, um das elastische Lager 10 mit einem nicht dargestellten Fahrwerksteil, wie beispielsweise einer Konsole, zu verbinden.
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Wie in 1 ersichtlich ist, weist der Mittelabschnitt 20 einen ersten Innendurchmesser 11 auf. Die Endabschnitte 22 sind auf einen zweiten Innendurchmesser 12 reduziert und über jeweils einen rampenförmigen Übergangsabschnitt 26 mit dem Mittelabschnitt 20 verbunden.
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Die freien Enden 28 der Endabschnitte 22 sind radial nach innen umgeformt, insbesondere rolliert und weisen einen dritten Innendurchmesser 13 auf. Der dritte Innendurchmesser 13 bildet den kleinsten Innendurchmesser und übernimmt die Führung einer in die Durchgangsöffnung 24 eingesetzten Schraube oder eines Bolzens. Zudem wird eine Stirnfläche 30 der freien Enden 28 vergrößert, so dass die Gefahr, dass sich der Kern 12 in eine Anschraubfläche eines nicht dargestellten Fahrwerkteils eingräbt, reduziert ist.
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Im Folgenden wird ein mögliches Verfahren zur Herstellung des Kerns 12 beschrieben. Zunächst wird eine Hülse 18 bereitgestellt, indem diese beispielsweise von einem dünnwandigen Rohr abgelängt wird. Die von dem Rohr abgelängte Hülse 18 weist zunächst über seine gesamte Länge den ersten Innendurchmesser 11 auf. Anschließend werden die Endabschnitte 22 auf den zweiten Innendurchmesser 12 kalibriert, indem die Endabschnitte 22 auf den zweiten Innendurchmesser 12 zusammengedrückt werden. Schließlich werden die freien Enden 28 der Endabschnitte 22 radial nach innen rolliert, so dass die freien Enden 28 den dritten Innendurchmesser 13 aufweisen.
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Im Folgenden werden eine weitere Ausführungsform des Kerns 12 sowie eine weitere Ausführungsform des elastischen Lagers 10 beschrieben, wobei für gleiche oder funktionsgleiche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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In 2 ist eine zweite Ausführungsform des Kerns 12 gezeigt, die sich von der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass in dem Mittelabschnitt 20 eine Einschnürung 32 eingebracht ist. Hierdurch können Lagereigenschaften, wie Steifigkeiten und Lebensdaueranforderungen, eingestellt werden. Die Einschnürung 32 kann durch Kalibrieren, also Zusammendrücken, erzeugt werden.
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Da der Kern 12 aus einer Hülse18 gebildet ist, weist der Kern 12 ein niedriges Gewicht auf. Zudem ermöglicht die Hülse 18 eine große Designfreiheit bei der Gestaltung der Außenseite 16, so dass ein zusätzlicher Freiheitsgrad bei der Einstellung der Steifigkeiten des Lagers 10 und der Lebensdauer geschaffen wird.
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In 3 ist eine zweite Ausführungsform des elastischen Lagers 10 gezeigt, die sich von der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass das elastische Lager 10 eine Außenhülse 34 aufweist, die an den Elastomerkörper 14 anvulkanisiert ist. Die Außenhülse 34 kann aus Metall oder Kunststoff sein. Das elastische Lager 10 wird samt Außenhülse 34 in ein nicht dargestelltes Aufnahmeauge eingepresst.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elastisches Lager
- 12
- Kern
- 14
- Elastomerkörper
- 16
- Außenseite
- 18
- Hülse
- 20
- Mittelabschnitt
- 22
- Endabschnitte
- 24
- Durchgangsöffnung
- 26
- rampenförmiger Übergangsabschnitt
- 28
- freies Ende
- 30
- Stirnfläche
- 32
- Einschnürung
- 34
- Außenhülse
- I1
- erster Innendurchmesser
- I2
- zweiter Innendurchmesser
- I3
- dritter Innendurchmesser
