DE102018130055A1

DE102018130055A1 - Gelenklager und Verfahren zur Herstellung eines Innenrings eines Gelenklagers

Info

Publication number: DE102018130055A1
Application number: DE102018130055.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Nogueira da Silva; Mauricio Augusto Verduro Silva
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2020-05-28

Abstract

Ein Gelenklager (1) umfasst einen eine konvex gewölbte Gleitfläche (4) aufweisenden Innenring (2) und einen den Innenring (2) umgebenden Außenring (3), wobei der Innenring (2) zwei ineinander gesteckte Kunststoffringe (6,7), nämlich einen innen liegenden Adapterring (6) und einen diesen umgebenden Zwischenring (7), aufweist, und wobei auf dem Zwischenring (7) ein die konvex gewölbte Gleitfläche (4) aufweisender Metallring (10) gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gelenklager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Innenrings eines Gelenklagers.
Ein gattungsgemäßes Gelenklager ist beispielsweise aus der DE 10 2015 209 760 A1 bekannt. Im Rahmen der Herstellung des bekannten Gelenklagers wird dessen Außenring durch Verstemmen oder Umbördeln verformt.
Ein in der DE 10 2011 077 735 A1 beschriebenes Gelenklager weist zwei Lagerteile auf, wobei mindestens eines der Lagerteile aus Kunststoff als Grundwerkstoff gefertigt ist und einen eine Gleitfläche bildenden metallischen Überzug aufweist.
Weitere Bauformen von Gelenklagern sind in den Dokumenten US 3,3 71,398 A und RU 2 347 959 C2 offenbart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Gelenklager gegenüber dem Stand der Technik dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine deutliche Erhöhung der Typenvielfalt mit einem vergleichsweisen moderaten fertigungstechnischen Mehraufwand möglich wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Gelenklager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Innenrings eines Gelenklagers gemäß Anspruch 4. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt das Gelenklager, und umgekehrt.
Das Gelenklager umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption einen Innenring mit einer konvex gewölbten Gleitfläche und einen den Innenring umgebenden Außenring. Erfindungsgemäß weist der Innenring des Gelenklagers zwei ineinander gesteckte Kunststoffringe, nämlich einen innen liegenden Adapterring und einen diesen umgebenden Zwischenring, auf, wobei auf dem Zwischenring ein die konvex gewölbte Gleitfläche aufweisender Metallring gehalten ist.
Der Innenring ist damit dreiteilig aufgebaut. Der die Gleitfläche bildende Metallring weist optional eine reibungsvermindernde Beschichtung auf. Der Metallring ist rationell unter Nutzung umformender Verfahren herstellbar. Der Außenring des Gelenklagers kann in an sich bekannter Weise einteilig oder mehrteilig aufgebaut sein.
Der Innenring des Gelenklagers ist in folgenden Schritten herstellbar:

- Bereitstellung eines eine konvex gewölbte Gleitfläche aufweisenden Metallrings,
- Spritzgusstechnische Erzeugung eines in dem Metallring liegenden, mit diesem fest verbundenen, eine erste Formschlusskontur aufweisenden Zwischenrings aus Kunststoff,
- Bereitstellung eines eine zweite Formschlusskontur aufweisenden Adapterrings aus Kunststoff, welcher eine Anschlusskontur zur Verbindung mit einem Anschlussbauteil aufweist,
- Einstecken des Adapterrings in den Zwischenring unter Herstellung einer sowohl in Umfangsrichtung als auch in beiden Axialrichtungen formschlüssigen Verbindung zwischen dem Adapterring und dem Zwischenring.

Es wird somit zunächst eine nicht zerstörungsfrei zerlegbare Baueinheit aus Metallring und Zwischenring hergestellt, bevor diese Baueinheit mit dem Adapterring zusammengesteckt wird. Im Vergleich zu dem Adapterring kann der Zwischenring geometrisch relativ einfach gestaltet sein, was die spritzgusstechnische Erzeugung der Baueinheit begünstigt. Das Zusammenstecken von Zwischenring und Adapterring ist in vorteilhafter Ausgestaltung werkzeuglos möglich. Der Adapterring weist an seiner Innenumfangsfläche eine Anschlusskontur auf, welche an ein Anschlusselement einer Umgebungskonstruktion angepasst ist. Durch Bereitstellung einer Mehrzahl verschiedener Adapterringe, welche wahlweise in einen Zwischenring bestimmter Bauart einsetzbar sind, kann ein Set an Gelenklagerkomponenten zusammengestellt werden, welches sich für unterschiedlichste Anschlusskonstruktionen eignet.
In bevorzugter Bauform ist innerhalb des komplett montierten Innenrings der Adapter derart in den Zwischenring eingeschnappt, dass eine sowohl in Umfangsrichtung als auch in beiden Axialrichtungen formschlüssige Verbindung zwischen dem Adapterring und dem Zwischenring hergestellt ist.
Hierbei können elastisch nachgiebige Formschlusselement prinzipiell durch den Adapterring und/oder den Zwischenring gebildet sein. Vorzugsweise sind an den Adapterring mehrere Federzungen angeformt, welche beim Zusammenbau des Innenrings jeweils in eine Ausnehmung an der Innenumfangsfläche des Zwischenrings einschnappen. Damit ist eine Sicherung zwischen dem Adapterring und dem Zwischenring in einer ersten Axialrichtung gegeben. In der entgegengesetzten Axialrichtung kann eine formschlüssige Sicherung beispielsweise dadurch gegeben sein, dass ein Flansch des Adapterrings am Zwischenring anschlägt. Durch Segmentierung dieses Flansches kann zugleich eine Sicherung zwischen dem Adapterring und dem Zwischenring in Umfangsrichtung der beiden genannten Ringe ausgebildet sein.
Die Kunststoffmaterialien, aus welchen der Adapterring und der Zwischenring gefertigt sind, sind nicht notwendigerweise identisch. Beispielsweise ist Polyamid, optional mit Faserverstärkung, insbesondere Glasfaserverstärkung, als Kunststoffmaterial verwendbar. Insbesondere am Adapterring können Ausnehmungen vorgesehen sein, welche sich in Axialrichtung des betreffenden Ringes erstrecken und dessen Masse verringern. Darüber hinaus sind mit Hilfe von Ausnehmungen geringere, einheitlichere Wandstärken erzeugbar, welche Formveränderungen des betreffenden Ringes nach der spritzgusstechnischen Herstellung entgegenwirken.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

1 ein Gelenklager in perspektivischer Ansicht,
2 das Gelenklager in stirnseitiger Ansicht,
3 und 4 einen Adapterring des Gelenklagers,
5 und 6 einen Zwischenring des Gelenklagers,
7 einen Metallring des Gelenklagers,
8 das Gelenklager in einer Explosionsdarstellung,
9 zwei Kunststoffringe, nämlich den Adapterring und den Zwischenring des Gelenklagers, in einer weiteren Explosionsdarstellung,
10 eine Ansicht des Gelenklagers mit markierter Schnittlinie A-A,
11 einen Schnitt A-A des Gelenklagers,
12 ein Detail es Schnitts nach 11,
13 eine Ansicht des Gelenklagers mit markierter Schnittlinie B-B,
14 einen Schnitt B-B des Gelenklagers,
15 ein Detail des Schnittes nach 14.

Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Gelenklager ist aus einem Innenring 2 und einem Außenring 3 aufgebaut. Eine Gleitfläche des Innenrings 2 ist mit 4, eine Gleitfläche des Außenrings 3 mit 5 bezeichnet. Die Gleitfläche 4 des Innenrings 2 hat eine konvex gewölbte sphärische Form und ist durch einen im Vergleich zu den übrigen Komponenten des Gelenklagers 1 dünnwandigen Metallring 10 gebildet.
Zusätzlich zum Metallring 10 weist der Innenring 2 zwei Kunststoffringe 6, 7 auf. Hierbei handelt es sich um einen Adapterring 6 und einen diesen umgebenden Zwischenring 7. Beide Kunststoffringe 6, 7 werden spritzgusstechnisch hergestellt. Hierbei wird der Zwischenring 7 unmittelbar an die Innenumfangsfläche des Metallrings 10 angeformt. In beiden Axialrichtungen ragt der Zwischenring 7 über den Metallring 10 hinaus.
Durch die fest miteinander verbundenen Ringe 7, 10, das heißt den Zwischenring 7 und den Metallring 10, ist eine Baueinheit gebildet, welche mit einer Vielzahl unterschiedlicher Adapterringe 6 kombinierbar ist. Der in den Figuren dargestellte Adapterring 6 weist an seiner Innenumfangfläche eine Anschlusskontur 8 auf, welche als Polygonkontur, nämlich Sechseckkontur, ausgebildet ist. In dem die Anschlusskontur 8 ringförmig umgebenden Bereich des Adapterrings 6 sind Aussparungen 9 erkennbar, welche der Steifigkeit des Adapterrings 6 zugutekommen und zu einer gewichtssparenden Bauweise beitragen.
Bei der Montage des Innenrings 2 werden die Kunststoffringe 6, 7 ineinander gesteckt und hierbei in sämtlichen Richtungen formschlüssig miteinander verbunden. Formschlusskonturen des Zwischenrings 7 sind insgesamt mit 11, Formschlusskonturen des Adapterrings 6 insgesamt mit 12 bezeichnet. Die Formschlusskonturen 12 sind durch Flanschsegmente 13 und Federzungen 14 gebildet. Im Ausführungsbeispiel sind vier Flanschsegmente 13 gleichmäßig am Umfang des Adapterrings 6 verteilt, wobei jeweils in einem Umfangsabschnitt zwischen zwei Flanschsegmenten 13 eine Federzunge 14, welche unmittelbar durch den Adapterring 6 gebildet ist, angeordnet ist.
Die Formschlusskonturen 11 des Zwischenrings 7 sind durch Aussparungen 15 an einer Stirnseite des Zwischenrings 7 und insgesamt vier Längsnuten 16 gebildet. Beim Zusammenbau der Kunststoffringe 6, 7 greifen die Flanschsegmente 13 in die Aussparungen 15 ein, wodurch sowohl ein Anschlag in Axialrichtung als auch eine Verdrehsicherung hergestellt ist. Gleichzeitig schnappen die Federzungen 14 in jeweils eine Längsnut 16 ein, womit der Adapterring 6 gegen Herausziehen aus dem Zwischenring 7 gesichert ist.
Bezugszeichenliste

1: Gelenklager
2: Innenring
3: Außenring
4: Gleitfläche des Innenrings
5: Gleitfläche des Außenrings
6: Kunststoffring, Adapterring
7: Kunststoffring, Zwischenring
8: Anschlusskontur, Polygonkontur
9: Aussparung
10: Metallring
11: Formschlusskontur des Zwischenrings
12: Formschlusskontur des Adapterrings
13: Flanschsegment
14: Federzunge
15: Aussparung
16: Längsnut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015209760 A1 [0002]
DE 102011077735 A1 [0003]
US 3371398 A [0004]
RU 2347959 C2 [0004]

Claims

Gelenklager (1), mit einem eine konvex gewölbte Gleitfläche (4) aufweisenden Innenring (2) und einem den Innenring (2) umgebenden Außenring (3), dadurch gekennzeichnet dass der Innenring (2) zwei ineinander gesteckte Kunststoffringe (6,7), nämlich einen innen liegenden Adapterring (6) und einen diesen umgebenden Zwischenring (7), aufweist, wobei auf dem Zwischenring (7) ein die konvex gewölbte Gleitfläche (4) aufweisender Metallring (10) gehalten ist.
Gelenklager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Adapterring (6) in den Zwischenring (7) eingeschnappt ist, wobei eine sowohl in Umfangsrichtung als auch in beiden Axialrichtungen formschlüssige Verbindung zwischen dem Adapterring (6) und dem Zwischenring (7) hergestellt ist.
Gelenklager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass der Adapterring (6) an seiner Innenumfangsfläche eine Anschlusskontur (8), insbesondere in Form einer Polygonkontur, beispielsweise Sechseckkontur, aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Innenrings (2) eines Gelenklagers (1), mit folgenden Schritten: - Bereitstellung eines eine konvex gewölbte Gleitfläche (4) aufweisenden Metallrings (10), - Spritzgusstechnische Erzeugung eines in dem Metallring (10) liegenden, mit diesem fest verbundenen, eine erste Formschlusskontur (11) aufweisenden Zwischenrings (7) aus Kunststoff, - Bereitstellung eines eine zweite Formschlusskontur (12) aufweisenden Adapterrings (6) aus Kunststoff, - Einstecken des Adapterrings (6) in den Zwischenring (7) unter Herstellung einer sowohl in Umfangsrichtung als auch in beiden Axialrichtungen formschlüssigen Verbindung zwischen dem Adapterring (6) und dem Zwischenring (7).