DE102018203418A1

DE102018203418A1 - Bolzen für ein Lager, Lager und Verfahren zur Herstellung eines Lagers

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Publication number: DE102018203418A1
Application number: DE102018203418.4A
Authority: DE
Inventors: Andre Stieglitz; Ingolf Müller; Jens Heimann; Frank Jung; Philipp Bauer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2019-09-12

Abstract

Ein Bolzen (1) für ein Lager (2) eines Fahrzeugs weist wenigstens einen Anbindungsbereich (3) und einen Verbindungsbereich (4) auf. Der wenigstens eine Anbindungsbereich (3) ist mit einem Bauelement des Fahrzeugs verbindbar. Der Verbindungsbereich (4) ist mit einem Elastomer-Element (5) verbindbar. Der Bolzen (1) weist an dem wenigstens einen Anbindungsbereich (3) eine Bohrung (6) auf. Der Verbindungsbereich (4) des Bolzens (1) weist in einer ersten Richtung (L; Q) zu einer Bohrungsachse (7) einen geringeren Durchmesser auf als der wenigstens eine Anbindungsbereich (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bolzen für ein Lager eines Fahrzeugs mit den Merkmalen nach Anspruch 1, ein Lager für ein Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 8 und ein Verfahren zur Herstellung eines Lagers nach Anspruch 10.
Zur elastischen Anbindung von Fahrwerksbauteilen im Fahrzeug werden in der Regel Zylinderlager oder Molekularlager verwendet. Diese beiden Lagertypen werden teilweise auch als Gummilager oder Elastomerlager bezeichnet. Diese übernehmen neben der Anbindung dieser Bauteile auch eine Dämpfungsfunktion und stellen eine winklige Beweglichkeit für Fahrwerksaufgaben sicher. Zusätzlich werden die Ausdehnungen und Toleranzen dieser Bauteile unter mechanischer Belastung oder thermischer Last ausgeglichen. Ein derartiges herkömmliches Lager weist einen Bolzen, mehrere metallische Zylinderhülsen und eines oder mehrere Elastomer-Elemente zwischen den Zylinderhülsen auf.
Aus EP 1 245 415 B1 ist ein Gummilager für Fahrwerkteile in Kraftfahrzeugen bekannt. Dieses weist einen in ein erstes Fahrzeugteil einbaubares Innenrohr auf. Zudem weist es ein darauf gleitend, konzentrisch angeordnetes Zwischenteil auf. Weiterhin weist es ein Elastomer-Element auf, der das Zwischenteil umschließt. Das Elastomer-Element kann mit einem Außenrohr umgeben sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine alternative Ausformung eines Lagers für ein Fahrzeug vorzuschlagen. Diese soll eine geringere Masse aufweisen als herkömmliche Lager.
Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe einen Bolzen für ein Lager eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, ein Lager für ein Fahrzeug nach Anspruch 8 und ein Verfahren zur Herstellung eines Lagers nach Anspruch 10 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Ein Bolzen für ein Lager eines Fahrzeugs weist wenigstens einen Anbindungsbereich und einen Verbindungsbereich auf. Der wenigstens eine Anbindungsbereich ist mit einem Bauelement des Fahrzeugs verbindbar. Der Verbindungsbereich ist mit einem Elastomer-Element verbindbar. Der Bolzen weist an dem wenigstens einen Anbindungsbereich eine Bohrung auf. Der Verbindungsbereich des Bolzens weist in einer ersten Richtung zu einer Bohrungsachse einen geringeren Durchmesser auf als der wenigstens eine Anbindungsbereich. Das Lager kann beispielsweise ein Zylinderlager oder ein Molekularlager sein. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Landfahrzeug, ein Flugzeug oder ein Wasserfahrzeug sein.
Der Bolzen weist den wenigstens einen Anbindungsbereich auf, der dazu dient den Bolzen mit wenigstens einem Bauelement des Fahrzeugs zu verbinden. Dieses Bauelement kann beispielsweise ein Bauelement des Fahrwerks des Fahrzeugs sein. Selbstverständlich kann der Bolzen mehr als einen Anbindungsbereich aufweisen, vorzugsweise zwei Anbindungsbereiche. Dieser wenigstens eine Anbindungsbereich kann beispielsweise derart ausgeformt sein, dass er zwei sich gegenüberliegende plane Anbindungs-Flächen aufweist. Dadurch wird das Verbinden des Bolzens mit dem wenigstens einen Bauelement vereinfacht.
Der wenigstens eine Anbindungsbereich weist eine Bohrung auf. Diese Bohrung ist vorzugsweise gerade ausgeführt. Die Bohrung weist eine Bohrungsachse auf. Diese Bohrungsachse ist die Mittelachse der Bohrung. Die Bohrungsachse ist vorzugsweise senkrecht zu einer Mittenachse des Bolzens orientiert. Diese Mittenachse erstreckt sich bei einem Bolzen mit zwei Anbindungsbereichen von dem ersten Anbindungsbereich zu dem zweiten Anbindungsbereich. Weist der Bolzen zwei Anbindungsbereiche auf, weist jeder Anbindungsbereich eine Bohrung auf. Diese Bohrungen sind vorzugsweise gleich orientiert. Das heißt, dass die Bohrungsachsen der Bohrungen parallel zueinander angeordnet sind. Selbstverständlich kann jeder Anbindungsbereich mehr als eine Bohrung aufweisen.
Der Bolzen weist den Verbindungsbereich auf. Dieser Verbindungsbereich dient dazu, den Bolzen mit einem Elastomer-Element zu verbinden, wenn der Bolzen in einem Lager verwendet wird. Der Verbindungsbereich ist mit dem wenigstens einen Anbindungsbereich verbunden. Wenn der Bolzen zwei Anbindungsbereiche aufweist, ist der Verbindungsbereich zwischen diesen beiden Anbindungsbereichen angeordnet. Vorzugsweise ist der Bolzen einstückig ausgeformt. Das heißt, dass der Bolzen nicht zerstörungsfrei in Unterbaugruppen oder Einzelelemente aufgeteilt werden kann. Der Bolzen ist aus einem metallischen Material ausgeformt, z. B. aus einem Stahl oder aus einem Leichtmetall wie z. B. Aluminium.
Der Verbindungsbereich des Bolzens weist in die erste Richtung zur Bohrungsachse einen geringeren Durchmesser auf als der wenigstens eine Anbindungsbereich. Diese erste Richtung ist entweder eine Querrichtung zur Bohrungsachse oder eine Längsrichtung zur Bohrungsachse. Die Querrichtung ist dabei senkrecht zur Mittenachse des Bolzens. Die Längsrichtung ist ebenfalls senkrecht zur Mittenachse des Bolzens. Die Längsrichtung wird durch die Bohrungsachse definiert. Längsrichtung und Querrichtung sind zueinander senkrecht. Der Durchmesser beschriebt hierbei nicht nur den Durchmesser einer kreisrunden Fläche, sondern allgemein den größtmöglichen Abstand zweier sich gegenüberliegender Punkte auf der Oberfläche des Bolzens ausgehend von einer Achse (Achse in Längsrichtung; Achse in Querrichtung, Mittenachse).
Beispielsweise kann der Verbindungsbereich in Längsrichtung zur Bohrungsachse einen geringeren Durchmesser aufweisen als der wenigstens eine Anbindungsbereich. Alternativ und bevorzugt dazu kann der Verbindungsbereich in Querrichtung zur Bohrungsachse einen geringeren Durchmesser aufweisen als der wenigstens eine Anbindungsbereich. Der Querschnitt des Verbindungsbereichs ist daher nicht kreisförmig ausgebildet. In anderen Worten weist der Verbindungsbereich in der ersten Richtung zur Bohrungsachse weniger Material auf als bei einem herkömmlichen Bolzen eines Zylinderlagers oder Molekularlagers. Herkömmliche Bolzen eines Zylinderlagers oder Molekularlagers weisen einen Verbindungsbereich mit einem kreisförmigen Querschnitt auf und sind aus einem Stahl ausgebildet.
Beispielsweise kann der Verbindungsbereich des Bolzens in der ersten Richtung zur Bohrungsachse eine einseitige oder zweiseitige Einschnürung aufweisen. Eine einseitige Einschnürung ist als eine einseitige Vertiefung oder Senke in dem Verbindungsbereich des Bolzens ausgebildet. Eine zweiseitige Einschnürung ist dabei vorzugsweise symmetrisch ausgebildet. Alternativ dazu kann der Verbindungsbereich des Bolzens in der ersten Richtung zur Bohrungsachse eine Aussparung aufweisen.
Die genaue Ausformung des Verbindungsbereichs des Bolzens richtet sich dabei nach den Materialeigenschaften und der Richtungsabhängigkeit der Belastungen, die bei der Verwendung des Bolzens in einem Lager eines Fahrzeugs auf den Bolzen einwirken. Bei Belastungen, die z. B. in Längsrichtung zur Verschraubungsrichtung auftreten, ist in eben dieser Richtung des Verbindungsbereichs eine hohe Festigkeit und ausreichende Steifigkeit nötig. Beispielsweise kann bei einer Biegebelastung Material im Bereich der neutralen Faser eingespart werden. Der so ausgeformte Verbindungsbereich weist trotz der reduzierten Masse ein ausreichend hohes Flächenträgheitsmoment auf.
Insgesamt ist vorteilhaft, dass der Bolzen im Vergleich zu einem herkömmlichen Bolzen eines Zylinderlagers oder Molekularlagers eine geringere Masse aufweist. Der Bolzen ist somit leichter jedoch nicht weniger tragfähig.
Nach einer Ausführungsform weist der Verbindungsbereich des Bolzens in einer zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung einen größeren Durchmesser auf als der wenigstens eine Anbindungsbereich. Diese zweite Richtung ist entweder eine Längsrichtung zur Bohrungsachse oder eine Querrichtung zur Bohrungsachse. Dies richtet sich danach, welche Richtung die erste Richtung darstellt.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen Bolzen eines Zylinderlagers oder Molekularlagers weist der Verbindungsbereich des Bolzens in dieser zweiten Richtung, d. h. in Längsrichtung oder Querrichtung zur Bohrungsachse, mehr Material oder ebenso viel Material auf. Das heißt, dass der Verbindungsbereich des Bolzens in dieser zweiten Richtung z. B. eine Aufweitung aufweisen kann. Vorteilhaft daran ist, dass bei einer Belastung in diese zweite Richtung der Bolzen eine höhere Tragfähigkeit aufweist als ein herkömmlicher Bolzen.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Verbindungsbereich des Bolzens in einer zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung einen geringeren Durchmesser auf als der wenigstens eine Anbindungsbereich. Diese zweite Richtung ist entweder eine Längsrichtung zur Bohrungsachse oder eine Querrichtung zur Bohrungsachse. Dies richtet sich danach, welche Richtung die erste Richtung darstellt.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen Bolzen eines Zylinderlagers oder Molekularlagers weist der Verbindungsbereich des Bolzens in dieser zweiten Richtung, d. h. in Längsrichtung oder Querrichtung zur Bohrungsachse, weniger Material auf. Das heißt, dass der Verbindungsbereich des Bolzens in dieser zweiten Richtung z. B. eine einseitige oder zweiseitige Einschnürung aufweisen kann. Vorteilhaft daran ist, dass der Bolzen im Vergleich zu einem herkömmlichen Bolzen eine geringere Masse aufweist.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Verbindungsbereich des Bolzens in der ersten Richtung zur Bohrungsachse eine Aufweitung und in der zweiten Richtung zur Bohrungsachse eine Einschnürung auf. Beispielsweise kann der Verbindungsbereich in Längsrichtung zur Bohrungsachse eine Aufweitung und in Querrichtung zur Bohrungsachse eine Einschnürung aufweisen. Alternativ dazu kann der Verbindungsbereich in Längsrichtung zur Bohrungsachse eine Aufweitung und in Querrichtung zur Bohrungsachse eine Einschnürung aufweisen.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen Bolzen weist der Verbindungsbereich des Bolzens also in der ersten Richtung zur Bohrungsachse mehr Material auf und in der zweiten Richtung zur Bohrungsachse weniger Material. Die genaue Materialverteilung ist dabei an der Richtungsabhängigkeit der Belastungen und an den Materialeigenschaften orientiert, wie bereits beschrieben wurde. Vorteilhaft daran ist, dass nur an den Bereichen des Verbindungsbereichs Material vorhanden ist, an denen dieses nötig ist, um Belastungen aufzunehmen. Dadurch weist der Bolzen im Vergleich zu einem herkömmlichen Bolzen weniger Masse auf. Obwohl die Masse des Verbindungsbereichs reduziert ist, weist dieser dennoch ein ausreichend hohes Flächenträgheitsmoment auf.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Verbindungsbereich des Bolzens in der ersten Richtung zu einer Bohrungsachse eine Aussparung auf. Diese Aussparung ist materialfrei. Diese erste Richtung kann die Längsrichtung oder die Querrichtung zur Bohrungsachse sein. In anderen Worten ist der Durchmesser des Verbindungsbereichs des Bolzens in der ersten Richtung zur Bohrungsachse 0 cm. Durch die Aussparung wird Material eingespart, das bei der Verwendung des Bolzens in einem Lager eines Fahrzeugs nahezu keinen Beitrag zur Steifigkeit oder Festigkeit des Bolzens in Hauptbelastungsrichtung hat. Die Masse des Bolzens ist somit geringer als bei einem herkömmlichen Bolzen.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Übergang von dem Verbindungsbereich zu dem wenigstens einen Anbindungsbereich kontinuierlich. Somit wird ein „scharfer“ Übergang zwischen dem Verbindungsbereich und dem Anbindungsbereich oder den Anbindungsbereichen vermieden. Es sind demnach keine Kerben vorhanden. Dadurch kann eine lokale Spannungsüberhöhung vermieden oder abgeschwächt werden. Dies ermöglicht die Auswahl eines Leichtmetalls oder anderen Leichtbauwerkstoffs zur Herstellung des Bolzens. Dadurch ist die Masse des Bolzens weiter verringert im Vergleich zu einem herkömmlichen Bolzen aus Stahl.
Der Bolzen weist daher keine lokal überhöhten Spannungen mehr auf, sondern ist auf die Abtragung der Hauptbelastungen mit einem flächigen Spannungszustand optimiert, wenn der Bolzen in einem Lager eines Fahrzeugs verwendet wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Bolzen zwei Anbindungsbereiche auf, wobei der Verbindungsbereich zwischen den beiden Anbindungsbereichen angeordnet ist. Beide Anbindungsbereiche sind vorzugsweise gleichförmig zueinander ausgeformt. Jeder Anbindungsbereich weist eine Bohrung auf. Vorzugsweise sind beide Bohrungen gleichförmig zueinander ausgeformt. Selbstverständlich kann jeder Anbindungsbereich auch mehr als eine Bohrung aufweisen. Wird der Bolzen in einem Lager verwendet, sind die beiden Anbindungsbereiche nicht von dem Elastomer-Element umschlossen.
Ein Lager für ein Fahrzeug weist einen Bolzen und ein Elastomer-Element auf. Der Bolzen wurde bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben. Das Elastomer-Element umschließt den Verbindungsbereich des Bolzens und ist mit diesem verbunden. Der Verbindungsbereich des Bolzens ist von dem Elastomer-Element radial vollständig umschlossen. In Richtung der Mittenachse kann der Verbindungsbereich entweder vollständig umschlossen sein oder nur zu einem Teil. Das Elastomer-Element ist beispielsweise zylindrisch ausgebildet.
Die Verbindung zwischen dem Elastomer-Element und dem Verbindungsbereich des Bolzens ist stoffschlüssig ausgebildet. Das Elastomer-Element ist vorzugsweise mittels Direktvulkanisation mit dem Bolzen verbunden. Bei einer Direktvulkanisation wird im Vergleich zu einem herkömmlichen Molekularlager oder Zylinderlager auf eine innere Zylinderhülse verzichtet. Das Elastomer-Element wird direkt auf den Bolzen vulkanisiert, wodurch die stoffschlüssige Verbindung ausgeformt ist. Das Elastomer-Element kann zusätzlich von einer äußeren Zylinderhülse umschlossen werden.
Vorteilhaft daran ist, dass das Lager eine geringere Masse aufweist als ein herkömmliches Lager mit herkömmlichem Bolzen. Zudem werden weniger Bauelemente für das Lager benötigt als bei einem herkömmlichen Lager.
Nach einer Ausführungsform ist das Lager ein Zylinderlager oder ein Molekularlager. Derartige Lager können in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs eingesetzt werden.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Lagers, das bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde, wird das Elastomer-Element mit dem Verbindungsbereich des Bolzens mittels einer Direktvulkanisation verbunden. Dabei umschließt das Elastomer-Element den Verbindungsbereich des Bolzens. Das Elastomer-Element wird direkt auf den Bolzen vulkanisiert, so dass eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet wird. Der Verbindungsbereich des Bolzens ist radial vollständig von dem Elastomer-Element umschlossen.
Für die Herstellung des Lagers wird ein mehrteiliges Werkzeug verwendet, z. B. ein vierteiliges Werkzeug. Dieses Werkzeug trennt den Verbindungsbereich von dem wenigstens einen Anbindungsbereich ab, so dass das Elastomer, das um den Verbindungsbereich herum gespritzt oder gegossen wird, nicht auf den wenigstens einen Anbindungsbereich gelangt. Dadurch wird zusätzlicher Reinigungsaufwand vermieden. Beispielsweise kann das Werkzeug derart ausgebildet sein, dass das Lager stehend gefertigt werden kann. Dabei wird die Abdichtung durch die Einzelteile des Werkzeugs bewerkstelligt. Beispielsweise kann das Werkzeug an dem Übergang zwischen dem Verbindungsbereich und dem wenigstens einen Anbindungsbereich eine umlaufende Entformungsschräge aufweisen.
Vorteilhaft ist, dass eine innere Zylinderhülse bei der Verbindung des Bolzens mit dem Elastomer-Element entfallen kann. Zudem kann der Bolzen eine Formgebung aufweisen, bei welcher der Verbindungsbereich keinen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Dadurch kann die Masse des Lagers reduziert werden gegenüber einem herkömmlichen Lager.
Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Bolzens und eines Lagers mit demselben Bolzen nach einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung eines Bolzens und eines Lagers mit demselben Bolzen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Darstellung eines Bolzens für ein Lager nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Darstellung einer Herstellung eines Lagers nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bolzens 1 und eines Lagers 2 mit demselben Bolzen 1 nach einem Ausführungsbeispiel. Zum einen ist der Bolzen 1 einzeln ohne umschließendes Elastomer-Element 5 dargestellt, zum anderen als Bauelement des Lagers 2. Das Lager 2 ist als ein Zylinderlager ausgeformt.
Der Bolzen 1 weist einen Verbindungsbereich 4 und zwei Anbindungsbereiche 3 auf. Der Verbindungsbereich 4 ist zwischen den beiden Anbindungsbereichen 3 angeordnet. Beide Anbindungsbereiche 3 sind gleichförmig zueinander ausgebildet. Jeder Anbindungsbereich 3 weist eine Bohrung 6 auf, die zentral in dem Anbindungsbereich 3 angeordnet ist. Jede Bohrung 6 weist eine Bohrungsachse 7 auf. Die beiden Bohrungsachsen 7 sind parallel zueinander angeordnet. Das heißt, die beiden Bohrungen 6 sind zueinander gleich orientiert.
Der Bolzen 1 weist eine Mittenachse M auf. Diese Mittenachse M ist senkrecht zu den beiden Bohrungsachsen 7. Zudem sind eine Querrichtung Q und eine Längsrichtung L eingezeichnet. Die Querrichtung Q ist senkrecht zu den Bohrungsachsen 7 sowie zu der Längsrichtung L. Die Längsrichtung L ist in dieselbe Richtung orientiert, wie die Bohrungsachsen 7. Die Längsrichtung L ist zudem senkrecht zur Mittenachse M. Die Mittenachse M ist zugleich die Mittenachse M des Lagers 2.
Der Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 weist eine Aufweitung 8 in Längsrichtung L zu den Bohrungsachsen 7 auf. Zudem weist der Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 eine Einschnürung 9 in Querrichtung Q zu den Bohrungsachsen 7 auf. Der Durchmesser der Aufweitung 8 in Längsrichtung L ist dabei größer als der Durchmesser der beiden Anbindungsbereiche 3 in Längsrichtung L. In Querrichtung Q ist der Durchmesser des Verbindungsbereichs 4 geringer, als der Durchmesser der beiden Anbindungsbereiche 3. Die Einschnürung 9 ist eine beidseitige Einschnürung 9. Die Aufweitung 8 ist eine beidseitige Aufweitung 8.Das heißt, dass der Verbindungsbereich 4 symmetrisch ausgebildet ist.
Aufgrund der Einschnürung 9 wird Material im Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 eingespart. Das Material wurde im Bereich der neutralen Faser eingespart, die bei einer Biegebelastung vorhanden ist. Das heißt, dass die genaue Ausformung des Verbindungsbereichs 4 des Bolzens 1 ausgehend von Materialeigenschaften und auftretenden Belastungen bei der Verwendung des Bolzens 1 im Lager 2 gewählt wird. Der hier dargestellte Bolzen 1 weist trotz seiner reduzierten Masse ein ausreichend hohes Flächenträgheitsmoment für die an dem Bolzen 1 auftretenden Belastungen auf. Im hier dargestellten Fall treten die Belastungen parallel zu den Bohrungsachsen 7 am Lager 2 auf. Für eben diese Belastung muss der Bolzen 1 eine ausreichende Tragfähigkeit aufweisen. Belastungen quer zu den Bohrungsachsen 7 treten im hier dargestellten Fall beispielsweise nicht auf.
Das hier ebenfalls dargestellte Lager 2 weist das Elastomer-Element 5 auf. Dieses umschließt den Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 radial vollständig. In Richtung der Mittenachse M umschließt das Elastomer-Element 5 den Verbindungsbereich 4 vollständig. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist das Elastomer-Element 5 nur teilweise dargestellt. Das Elastomer-Element 5 ist mittels Direktvulkanisation mit dem Bolzen 1 stoffschlüssig verbunden. Dadurch wird im Vergleich zu einem herkömmlichen Zylinderlager eine innere Zylinderhülse eingespart.
Aufgrund der Einschnürung 9 und der Direktvulkanisation des Elastomer-Elements 5 auf den Bolzen 1 weist das Lager 2 im Vergleich zu einem herkömmlichen Zylinder- oder Molekularlager eine geringere Masse auf. Das Lager 2 ist also für den Leichtbau geeignet.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Bolzens 1 und eines Lagers 2 mit demselben Bolzen 1 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Zum einen ist der Bolzen 1 einzeln ohne umschließendes Elastomer-Element 5 dargestellt, zum anderen als Bauelement des Lagers 2. Das Lager 2 ist als ein Zylinderlager ausgeformt.
Der Bolzen 1 weist einen Verbindungsbereich 4 und zwei Anbindungsbereiche 3 auf. Der Verbindungsbereich 4 ist zwischen den beiden Anbindungsbereichen 3 angeordnet. Jeder Anbindungsbereich 3 weist eine Bohrung 6 mit einer Bohrungsachse 7 auf. Die beiden Bohrungsachsen 7 sind parallel zueinander angeordnet. Somit sind die beiden Bohrungen 6 in die gleiche Richtung orientiert. Beide Anbindungsbereiche 3 sind gleichförmig zueinander ausgebildet.
Der Bolzen 1 weist zudem eine Mittenachse M auf, die senkrecht ist zu den beiden Bohrungsachsen 7. Die Mittenachse M ist zugleich die Mittenachse des Lagers 2. Weiterhin ist eine Längsrichtung L eingezeichnet, die senkrecht ist zu der Mittenachse M und parallel zu den Bohrungsachsen 7 ist. Weiterhin ist die Querrichtung Q eingezeichnet, die senkrecht zur Längsrichtung L und zur Mittenachse M ist.
Der Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 weist in Querrichtung Q zu den beiden Bohrungsachsen 7 eine Aussparung 10 auf. Somit weist dieser Verbindungsbereich 4 in Querrichtung Q einen geringeren Durchmesser auf, als die beiden Anbindungsbereiche 3 in Querrichtung Q. Diese Aussparung 10 ist materialfrei. Dadurch wird Masse vermieden, die bei der Anwendung des Lagers 2 nahezu keinen Beitrag zur Steifigkeit und Festigkeit in die Hauptbelastungsrichtung des Lagers 2 liefert. Aufgrund dieser Aussparung 10 wird Masse reduziert.
Der Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 weist in Längsrichtung L zu den Bohrungsachsen 7 einen größeren Durchmesser auf, als die beiden Anbindungsbereiche 3. In anderen Worten weist der Verbindungsbereich 4 eine Aufweitung 8 in Längsrichtung L auf. Der Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 weist daher in nur in den Bereichen, die an der Aufnahme von Belastungen beteiligt sind, Material auf. Im hier dargestellten Fall treten die Belastungen parallel zu den Bohrungsachsen 7 auf. In dieser Richtung ist ausreichende Tragfähigkeit gewährleistet. In Querrichtung Q treten hingegen keine signifikanten Belastungen auf.
Das Lager 2 weist ein Elastomer-Element 5 auf. Dieses Elastomer-Element 5 umschließt den Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 radial vollständig. Zur besseren Übersicht ist hier das Elastomer-Element 5 derart dargestellt, dass es den Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 in Richtung der Mittenachse M nicht vollständig umschließt. Das Elastomer-Element 5 ist mittels Direktvulkanisation mit dem Bolzen 1 stoffschlüssig verbunden. Das Lager 2 weist also richtungsabhängige Eigenschaften auf.
Aufgrund der Materialersparnis und der Direktvulkanisation kann die Masse des Bolzens 1 und somit des Lagers 2 im Vergleich zu einem herkömmlichen Zylinder- oder Molekularlager deutliche verringert werden. Somit wird das Lager 2 ein Leichtbaubauteil.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Bolzens 1 für ein Lager nach einem weiteren Ausführungseispiel. Das Lager ist ähnlich zu den in 1 und 2 dargestellten Lagern ausgebildet. Der Bolzen 1 weist einen Verbindungsbereich 4 und zwei Anbindungsbereiche 3 auf. Beide Anbindungsbereiche 3 weisen je eine Bohrung 6 auf. Jede Bohrung 6 weist eine Bohrungsachse 7 auf. Diese Bohrungsachsen 7 sind parallel zueinander angeordnet. Der Verbindungsbereich 4 ist zwischen den beiden Anbindungsbereichen 3 angeordnet. Beide Anbindungsbereiche 3 sind zueinander gleichförmig ausgebildet.
Der Bolzen 1 weist eine Mittenachse M auf. Diese ist senkrecht zu den beiden Bohrungsachsen 7. Weiterhin ist die Querrichtung Q eingezeichnet, die senkrecht ist zu den Bohrungsachsen 7 sowie zur Mittenachse M. Zudem ist die Längsrichtung L eingezeichnet, die in dieselbe Richtung orientiert ist, wie die beiden Bohrungsachsen 7. Die Längsrichtung L ist senkrecht zu der Mittenachse M sowie senkrecht zu der Querrichtung Q.
Die Übergänge 11 zwischen dem Verbindungsbereich 4 und den jeweiligen Anbindungsbereichen 3 ist kontinuierlich ausgebildet. Das heißt, es ist keine Kerbe zwischen dem Verbindungsbereich 4 und einem Anbindungsbereich 3 vorhanden. Dadurch können lokale Spannungsüberhöhungen vermieden werden. Somit ist es möglich, den Bolzen 1 aus einem Leichtbauwerkstoff, beispielsweise aus Aluminium, auszuformen.
Der Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 weist in Querrichtung Q zu den Bohrungsachsen 7 eine beidseitige Einschnürung 9 auf. Das heißt, dass der Durchmesser des Verbindungsbereichs 4 in Querrichtung geringer ist, als der Durchmesser der beiden Anbindungsbereiche 3 in Querrichtung Q. Der Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 weist in Längsrichtung L eine Aufweitung 8 auf. Das heißt, dass der Durchmesser des Verbindungsbereichs 4 in Längsrichtung L größer ist, als der Durchmesser der beiden Anbindungsbereiche 3 in Längsrichtung L. Somit entsteht ein ellipsoider Querschnitt des Verbindungsbereichs 4. Der Verbindungsbereich 4 weist also keinen kreisförmigen Querschnitt auf. Aufgrund der Aufweitung 8 und aufgrund des kontinuierlichen Übergangs 11 wird in Richtung der Bohrungsachsen 7 ein erhöhtes Flächenträgheitsmoment ohne eine entsprechende Kerbwirkung ausgebildet. Aufgrund der Einschnürung 9 kann Material eingespart werden.
Wird der Bolzen 1 in einem Lager verwendet, wird der Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 mittels einer Direktvulkanisation mit einem Elastomer-Element verbunden. Dieses Elastomer-Element umschließt den Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 radial vollständig. Das Elastomer-Element ist mit dem Verbindungsbereich 4 des Bolzens 1 stoffschlüssig verbunden. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Bolzen 1 weist der hier dargestellte Bolzen 1 eine geringere Masse auf. Ein Lager, das diesen Bolzen 1 aufweist, weist ebenfalls eine geringere Masse auf. Somit ist der Bolzen 1 ein Leichtbaubauelement.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Herstellung eines Lagers 2 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Hier dargestellt ist ein Schnitt durch das Herstellungswerkzeug mit einem darin befindlichen Lager 2. Das Lager 2 weist ein Elastomer-Element 5 und einen Bolzen 1 auf. Der Bolzen 1 kann beispielsweise so ausgeformt sein wie in 3 dargestellt.
Das Werkzeug 12 ist hierbei vierteilig ausgeformt. Das Werkzeug 12 erlaubt eine stehende Fertigung des Lagers 2. Das Werkzeug 12 ist derart ausgebildet, dass bei der Direktvulkanisation die beiden Anbindungsbereiche 3 von dem Verbindungsbereich 4 getrennt sind. Diese Trennung ist derart, dass kein Elastomer auf die beiden Anbindungsbereiche 3 gelangen kann. Weiterhin weist das Werkzeug 12 am Übergang zwischen dem Verbindungsbereich 4 und den beiden Anbindungsbereichen 3 jeweils eine umlaufende Entformungsschräge 13 auf. Dies erleichtert das Herausnehmen des Lagers 2 aus dem Werkzeug 12.
Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise kann der Bolzen nur eine einseitige Einschnürung oder eine einseitige Aufweitung aufweisen. Das heißt, dass diese Einschnürung oder Aufweitung in eine Richtung nur auf einer Seite der Mittenachse des Bolzens ausgebildet ist. Zudem können die beiden Anbindungsbereiche nicht gleichförmig zueinander ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein erster Anbindungsbereich eine andere Anzahl oder eine andere Ausformung an Bohrungen aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Bolzen
2: Lager
3: Anbindungsbereich
4: Verbindungsbereich
5: Elastomer-Element
6: Bohrung
7: Bohrungsachse
8: Aufweitung
9: Einschnürung
10: Aussparung
11: Übergang
12: Werkzeug
13: Entformungsschräge
M: Mittenachse
L: Längsrichtung
Q: Querrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1245415 B1 [0003]

Claims

Bolzen (1) für ein Lager (2) eines Fahrzeugs, wobei der Bolzen (1) wenigstens einen Anbindungsbereich (3) und einen Verbindungsbereich (4) aufweist, wobei der wenigstens eine Anbindungsbereich (3) mit einem Bauelement des Fahrzeugs verbindbar ist, wobei der Verbindungsbereich (4) mit einem Elastomer-Element (5) verbindbar ist, wobei der Bolzen (1) an dem wenigstens einen Anbindungsbereich (3) eine Bohrung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (4) des Bolzens (1) in einer ersten Richtung (L; Q) zu einer Bohrungsachse (7) einen geringeren Durchmesser aufweist als der wenigstens eine Anbindungsbereich (3).
Bolzen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (4) des Bolzens (1) in einer zu der ersten Richtung (L; Q) senkrechten zweiten Richtung (Q; L) einen größeren Durchmesser aufweist als der wenigstens eine Anbindungsbereich (3).
Bolzen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (4) des Bolzens (1) in einer zu der ersten Richtung (L; Q) senkrechten zweiten Richtung (Q; L) einen geringeren Durchmesser aufweist als der wenigstens eine Anbindungsbereich (3).
Bolzen (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (4) des Bolzens (1) in der ersten Richtung (L; Q) zur Bohrungsachse (7) eine Aufweitung (8) und in der zweiten Richtung (Q; L) zur Bohrungsachse (7) eine Einschnürung (9) aufweist.
Bolzen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (4) des Bolzens (1) in der ersten Richtung (L; Q) zu einer Bohrungsachse (7) eine Aussparung (10) aufweist.
Bolzen (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (11) von dem Verbindungsbereich (4) zu dem wenigstens einen Anbindungsbereich (3) kontinuierlich ist.
Bolzen (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (1) zwei Anbindungsbereiche (3) aufweist, wobei der Verbindungsbereich (4) zwischen den beiden Anbindungsbereichen (3) angeordnet ist.
Lager (2) für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (2) einen Bolzen (1) nach einem der vorherigen Ansprüche und ein Elastomer-Element (5) aufweist, wobei das Elastomer-Element (5) den Verbindungsbereich (4) des Bolzens (1) umschließt und mit diesem verbunden ist.
Lager (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (2) ein Zylinderlager oder ein Molekularlager ist.
Verfahren zur Herstellung eines Lagers (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer-Element (5) mit dem Verbindungsbereich (4) des Bolzens (1) mittels einer Direktvulkanisation verbunden wird, wobei das Elastomer-Element (5) den Verbindungsbereich (4) des Bolzens (1) umschließt.