DE102020104160A1

DE102020104160A1 - Achsträgerlager

Info

Publication number: DE102020104160A1
Application number: DE102020104160.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Krajewski
Original assignee: Vorwerk Autotec GmbH and Co KG
Current assignee: Vorwerk Autotec GmbH and Co KG
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2021-08-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Buchsenlager für ein KFZ, insbesondere ein Achsträgerlager zur Abstützung einer Fahrzeugachse gegenüber einer KFZ-Karosserie, umfassend einen Lagerkern, einen den Lagerkern wenigstens abschnittsweise umschließenden Elastomerkörper und eine Außenhülse, welche den Elastomerkörper umgreift und zur Anlage an einer Begrenzungsfläche einer dem Buchsenlager zugeordneten Lageraufnahme ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Buchsenlager zeichnet sich dadurch aus, die Außenhülse zumindest ein sich radial zu einer Außenmantelfläche der Außenhülse erstreckendes und in radialer Richtung elastisch auslenkbares Rastelement aufweist zur Erzeugung eines Formschlusses der Außenhülse mit einem dem Rastelement der Außenhülse komplementär ausgebildeten Rastelement der Lageraufnahme. Die Erfindung betrifft ferner ein Lagersystem umfassend ein solches Buchsenlager und eine zugordnete Lageraufnahme.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Buchsenlager für ein Kfz, insbesondere ein Achsträgerlager zur Abstützung einer Fahrzeugachse gegenüber einer Kfz-Karosserie, umfassend einen Lagerkern, einen den Lagerkern wenigstens abschnittsweise umschließenden Elastomerkörper und eine Außenhülse, welche den Elastomerkörper umgreift und zur Anlage an einer Begrenzungsfläche einer dem Buchsenlager zugeordneten Lageraufnahme ausgebildet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Buchsenlagers.
Derartige Buchsenlager, insbesondere Achsträgerlager, sind auf dem Gebiet wohlbekannt. Beispielsweise werden Achsträgerlager, die auch als Fahrschemellager bezeichnet werden, sowohl im Bereich der Vorderachse als auch der Hinterachse des Kraftfahrzeuges zwischen dem Fahrzeugaufbau bzw. der Karosserie und dem Fahrwerk eingesetzt, um das Übertragen von Geräuschen und störenden Schwingungen in den Fahrgastraum zu verringern. Während die Belastungsfähigkeit eines Achsträgerlagers in Fahrzeugquerrichtung vergleichsweise hoch sein soll, um eine hinreichende Führungsstabilität bei Kurvenfahrt zu erreichen, kann die Federkonstante in Fahrzeuglängsrichtung in der Regel verhältnismäßig niedrig eingestellt sein, um die aus Fahrbeschleunigung und - verzögerung resultierenden Reaktionskräfte weich aufzufangen und damit den Fahrkomfort zu erhöhen. In der Regel wird die Federkonstante in Fahrzeughochrichtung des Lagers unter Vorgabe eines Federweges auf den Fahrkomfort abgestellt. Die beschriebenen Betriebsbedingungen des Lagers stellen insbesondere erhöhte Anforderungen an die Verbindung der Außenhülse des Buchsenlagers mit der zugeordneten, die Lageraufnahme festlegenden Begrenzungsfläche, welche bei herkömmlichen Buchsenlagern grundsätzlich als Reibschluss festgelegt ist, d.h. die Außenhülse des Lagers liegt kraftschlüssig an zugeordneten Begrenzungsflächen der Lageraufnahme an.
Zur Gewichtseinsparung und zur Kosteneinsparung werden zwischenzeitlich zumindest Teile herkömmlicher Achsträgerlager aus Kunststoff gefertigt, beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens, mit welchem kostengünstig beliebige Gestaltungsformen herstellbar sind. Beispielsweise kann die Außenhülse eines solchen Achsträgerlagers als Spritzgießteil aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem verstärkten Kunststoffmaterial wie einem glasfaserverstärkten Kunststoffmaterial, ausgebildet sein. In der Regel wird die Lageraufnahme durch ein hohlzylinderförmiges Metallteil bereitgestellt. Insbesondere bei einer solchen Ausführungsform, bei welcher die Außenhülse des Achsträgerlagers aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist, ist es für die Aufrechterhaltung der Betriebsfunktion des Lagers wesentlich, dass alle Betriebskräfte sicher abgeleitet werden können, ohne dass Gefahr besteht, dass die Verbindung zwischen der Außenhülse des Lagers und den die Lageraufnahme festlegenden Begrenzungsabschnitten bzw- flächen eine relative Bewegung zueinander zulässt.
Ein gattungsbildendes Buchsenlager, insbesondere Achsträgerlager, ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 10 2012 213 028 offenbart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Buchsenlager bereitzustellen, das insbesondere als Hinterachsträgerlager ausbildbar und kostengünstig herstellbar ist, ohne dass die Betriebsfähigkeit leidet und insbesondere ein ausreichender Lastabtrag zwischen Außenhülse des Buchsenlagers und den die Lageraufnahme bereitstellenden Materialabschnitten bereitgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird vorrichtungsseitig schon durch ein Buchsenlager mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Dabei weist das erfindungsgemäße Buchsenlager, insbesondere ein Achsträgerlager, einen Lagerkern, einen den Lagerkern wenigstens abschnittsweise umschließenden Elastomerkörper sowie eine, einen Kunststoff umfassende Außenhülse auf, welche den Elastomerkörper umgreift und zur Anlage an einer Begrenzungsfläche einer dem Buchsenlager zugeordneten Lageraufnahme ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Buchsenlager zeichnet sich dadurch aus, dass die Außenhülse zumindest ein sich radial zu einer Außenmantelfläche der Außenhülse erstreckendes Rastelement zur Erzeugung eines Formschlusses, insbesondere eines Rastformschlusses, mit einem zugeordneten und zum Rastelement der Außenhülse komplementär ausgebildeten Rastelement der Lageraufnahme aufweist.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Reibschlussverbindung herkömmlicher Buchsenlager in einer zugeordneten Lageraufnahme, welche insbesondere bei Ausführungsformen geschwächt sein kann, bei welchen die Außenhülse des Buchsenlagers aus einem Kunststoffmaterial und eine das Buchsenlager aufnehmende Hülse der Lageraufnahme aus einem Metallmaterial hergestellt sein kann, dadurch zu verbessern, dass zusätzlich eine Formschlussverbindung in der Art einer Verrastung zwischen Lageraufnahme und Buchsenlager bzw. zwischen Lageraufnahme und Außenhülse des Buchsenlagers, durch die beschriebene Gestaltung des erfindungsgemäßen Buchsenlagers bereitgestellt wird. Dabei kann das Rastelement der Außenhülse und das zugeordnete, komplementär ausgebildete Rastelement der Lageraufnahme derartig ausgebildet sein, dass ein Rastformschluss zwischen Lageraufnahme und Buchsenlager bzw. Außenhülse in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung bereitgestellt wird. Es sei bemerkt, dass die erfindungsgemäße Gestaltung des Buchsenlagers auch zum Zusammenwirken mit einer Lageraufnahme ausgebildet sein kann, welche Kunststoffanlageflächen für die Außenhülse des erfindungsgemäßen Buchsenlagers und das zugeordnete, komplementär ausgebildete Rastelement der Lageraufnahme bereitstellt.
Dadurch, dass das sich radial erstreckende Rastelement in radialer Richtung elastisch auslenkbar ausgebildet ist, kann das Rastelement der Außenhülse beim Einführen des erfindungsgemäßen Buchsenlagers in die zugeordnete Lageraufnahme elastisch ausgelenkt, insbesondere zunächst elastisch radial nach innen ausgelenkt werden, sodass beim Zusammenfügen von Buchsenlager und zugeordneter Lageraufnahme im Vergleich zu herkömmlichen Buchsenlagern kein wesentlich erhöhter Kraftaufwand notwendig ist, wobei nach einer Ausrichtung des Rastelements des Buchsenlagers zum Rastelement der Lageraufnahme während der Einfügung des Buchsenlagers in die Lageraufnahme ein Ineingriffbringen der beiden zugeordneten Rastelement zueinander erfolgt, wodurch sich ein Formschluss zwischen Lageraufnahme und Buchsenlager bzw. zwischen Lageraufnahme und Außenhülse des Buchsenlagers einstellen kann. Es kann vorgesehen sein, dass nach der Ausrichtung der zugeordneten Rastelemente zueinander das in radialer Richtung elastisch ausgelenkte Rastelement des erfindungsgemäßen Buchsenlagers in radialer Richtung in eine vorgegebene Betriebsposition zurückschwenkt, wodurch der beschriebene Formschluss zwischen den zugeordneten Rastelementen eingestellt ist.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale sowie weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen der Erfindung sind in der nachfolgenden allgemeinen Beschreibung, den Figuren, der Figurenbeschreibung sowie den Unteransprüchen angegeben.
In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Lagerkern des erfindungsgemäßen Buchsenlagers ein Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl und/oder Elastomerkörper einen elastisch verformbaren Kunststoff umfasst, wie Vulkanisate aus einem Naturkautschuk oder einem Silikonkautschuk. Vorzugsweise kann die Außenhülse ein Kunststoffmaterial aufweisen bzw. daraus hergestellt sein, insbesondere aus einem verstärkten, beispielsweise glasfaserverstärkten Kunststoffmaterial.
Um insbesondere in Ausführungsformen, bei welchen das erfindungsgemäße Buchsenlager als Achsträgerlager ausgebildet sein kann, alle auftretenden Betriebskräfte abzuleiten, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass der zwischen Außenhülse und Lagerkern angeordnete Elastomerkörper mit diesen stoffschlüssig, beispielsweise durch Anvulkanisieren verbunden ist. Hierdurch können insbesondere auf das Lager einwirkende und in axialer bzw. tangentialer Richtung verlaufende Kräfte sicher abgeleitet werden.
Zur weiteren Verbesserung der Verbindung und damit zur Verbesserung des Lastabtrags zwischen der Außenhülse des erfindungsgemäßen Buchsenlagers und der Lageraufnahme kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass die Außenhülse eine Mehrzahl derartiger Rastelemente aufweist, welche in axialer oder umfänglicher Richtung, insbesondere an der Außenmantelseite der Außenhülse versetzt zueinander angeordnet sein können, und die ausgebildet sind, jeweils mit einem zugeordneten und zum jeweiligen Rastelement der Außenhülse komplementär ausgebildeten Rastelement der Lageraufnahme zur Bereitstellung eines jeweiligen Formschlusses zusammenwirken. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Rastelemente der Außenhülse zueinander versetzt, jedoch ansonsten baugleich ausgebildet sind.
Zur Bereitstellung des beschriebenen Formschlusses zwischen dem Buchsenlager bzw. der Außenhülse des Buchsenlagers sowie der Lageraufnahme kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass das zumindest eine Rastelement der Außenhülse bzw. des Buchsenlagers eine sich senkrecht zur Achse der Außenhülse erstreckende Rastnase aufweist, die ausgebildet und eingerichtet ist zur Verrastung mit dem zugeordneten, komplementär ausgebildeten Rastelement der dem Buchsenlager zugeordneten Lageraufnahme. Es kann vorgesehen sein, dass dieses zugeordnete, komplementäre Rastelement der Lageraufnahme als Rastausnehmung ausgebildet ist, in welche die Rastnase des Rastelements des Buchsenlagers in einen Betriebszustand, d.h. in einem Einbauzustand, eingerastet ist zur Bereitstellung eines Formschlusses zwischen dem Buchsenlager bzw. dessen Außenhülse mit der Lageraufnahme. Die sich senkrecht zur Achse der Außenhülse, d.h. radial erstreckende Rastnase kann als in radialer Richtung elastisch auslenkbar gestaltet bzw. eingerichtet sein. Die Rastnase des Rastelements kann ein vorgegebenes umfängliches Erstreckungsmaß zur Außenhülse aufweisen, wobei eine radiale Begrenzungsfläche der Rastnase auf einem Ringabschnitt liegen kann, dessen Radiusursprung bzw. Mittelpunkt auf der Buchsenachse liegen kann.
In solchen Ausführungsformen, bei welchen die Lageraufnahme als Aufnahmehülse ausgebildet sein kann, kann diese Aufnahmehülse die besagte Rastausnehmung als komplementäres Rastelement zum zugeordneten Rastelement der Außenhülse des erfindungsgemäßen Buchsenlagers aufweisen.
Zur Bereitstellung der angegebenen elastischen Auslenkbarkeit des Rastelements in radialer Richtung kann vorgesehen sein, dass das Rastelement in der Außenhülse eine abschnittsweise aus der Außenhülse freigeschnittene Lasche aufweist, die endstämmig, d.h. an ihrem freien Ende, die Rastnase des zumindest einen Rastelements trägt und mit dieser eine als Rastlasche ausgebildetes Rastelement bildet, welche ausgebildet und eingerichtet ist zum Auslenken senkrecht zur Achse der Außenhülse. Zweckmäßigerweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Rastnase am freien Ende der Lasche integral angeformt und/oder starr mit der Lasche verbunden ist. Die Lasche kann langgestreckt ausgebildet sein und sich je nach Ausführungsform axial und/oder umfänglich an der Außenhülse erstrecken. Diese Langerstreckung meint dabei die Längserstreckung der Lasche, d.h. die Erstreckung mit dem größten Maß. Vorzugsweise kann die Längserstreckung der Lasche der Rastlasche im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Buchenlagers verlaufen. Diese Lasche der Rastlasche wird auch Rastarm bezeichnet.
Um eine radiale Auslenkung der Lasche nach innen bereitzustellen, kann vorgesehen sein, dass im Bereich der Lasche des zumindest einen Rastelements der Außenhülse die Summe der radialen Dicke der Lasche und der radialen Dicke der Freischneidung geringer ist als die radiale Dicke der Außenhülse. Eine derartige Gestaltung weist den Vorteil auf, dass die radial innenliegende Grenzfläche der Lasche gegenüber dem Elastomerkörper durch Material der Außenhülse abgegrenzt ist, d.h. dass durch die Freischneidung der Lasche ein Hohlraum zwischen der Lasche und einer innenliegenden Grenzfläche der Außenhülse gebildet ist.
Zur Vereinfachung der Zusammenfügung des erfindungsgemäßen Buchsenlagers mit der zugeordneten Lageraufnahme und/oder zur Verbesserung des Formschlusses zwischen dem erfindungsgemäßen Buchsenlager und der zugeordneten Lageraufnahme durch deren Verrastung kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass die Lasche des zumindest einen Rastelement der Außenhülse zumindest abschnittsweise in radialer Richtung mit einem Elastomermaterial hinterlegt ist. Zweckmäßigerweise kann dieses Elastomermaterial ein Abschnitt des Elastomerkörpers darstellen und/oder zusammen mit diesem an die Außenhülse angespritzt bzw. anvulkanisiert sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Hohlraum zwischen Lasche und radial innenliegender Grenzfläche der Außenhülse zur Lasche, d.h. der Raum der Freischneidung der Lasche, zumindest abschnittsweise mit Elastomermaterial gefüllt ist, insbesondere um die Rückstellkraft bei einer Auslenkung des Rastelements des Buchsenlagers radial nach innen zu vergrößern, die sich so aus den durch die elastische Verdrängung des Elastomers und der elastischen Auslenkung der Rastlasche des Rastelements ergebenden Kraftanteile zusammensetzen kann.
Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Hinterlegung des zumindest einen Rastelements des Buchsenlagers, die wie beschrieben als Rastlasche ausgebildet sein kann, mit einem Elastomermaterial neben der Hinterlegung der Lasche auch die Hinterlegung der Rastnase umfassen kann, sodass in dieser Ausführungsform über die gesamte Längserstreckung der Rastlasche eine Elastomer-Hinterlegung mit hierdurch verursachter Rückstellkraft realisiert sein kann.
Um bei der beschriebenen Auslenkung des für die Hinterlegung der Rastlasche angeordneten Elastomers eine entsprechende Freifläche bereitzustellen, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass die Elastomerhinterlegung zumindest eine, insbesondere mehrere, beispielsweise parallel verlaufende, Ausnehmungen aufweist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zumindest eine, insbesondere mehrere, sich insbesondere parallel zur Längserstreckung der Rastlasche erstreckende Ausnehmungen, insbesondere rohr- oder stabförmige Ausnehmungen innerhalb der Elastomerhinterlegung angeordnet bzw. gestaltet sind.
Um den Wert der Auspresskraft zu erhöhen, die notwendig ist, um das erfindungsgemäße Buchsenlager aus der Lageraufnahme in axialer Richtung herauszupressen, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass die Rastlasche in Ruhelage durch das zur Lasche hinterlegte Elastomer radial nach außen elastisch ausgelenkt ist zur Erhöhung der auf die Rastlasche wirkenden Rückstellkraft.
Alle Bestandteile des erfindungsgemäßen Buchsenlagers können an die jeweiligen Betriebsanforderungen angepasst werden. Beispielsweise kann der Elastomerkörper eine Bewehrung, insbesondere in Form eine Zwischenhülse umfassen zur Erhöhung der radialen Steifigkeit. Es sei bemerkt, dass der Elastomerkörper nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sein muss, sondern stattdessen eine radiale Steifigkeit aufweisen kann, die von der Umfangslage abhängt. In ähnlicher Weise kann auch der Lagerkern nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Dieser kann ein insbesondere metallenes, insbesondere ein rotationssymmetrisch ausgebildetes Innenteil aufweisen, an welchem ein Lagerkernmantel, umfassend ein Kunststoffmaterial angeformt sein kann, beispielsweise mittels eines Spritzgießverfahrens. Zur richtungsabhängigen Einstellung insbesondere einer radialen und/oder axialen Steifigkeit kann dieser Lagerkernmantel nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Ein solcher, mehrere Materialien umfassenden Lagerkern weist den Vorteil eines reduzierten Gewichts und/oder einer vergleichsweise einfach herstellbaren Mantelfläche auf zur Realisierung von vorgegebenen, richtungsabhängigen Kennungen des Lagers.
Zur weiteren Gewichtsersparnis kann vorgesehen sein, dass der Lagerkernmantel und/oder die Außenhülse mehrere Ausnehmungen, insbesondere wabenartige Abschnitte aufweist, die darüber hinaus herstellungsbezogene Vorteile aufweisen können. Diese wabenartigen Strukturen können sich axial, radial oder tangential zur Lagerachse erstrecken.
Die obige Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch ein Lagersystem, umfassend ein erfindungsgemäß gestaltetes Buchsenlager sowie eine dem Buchsenlager zugeordnete Lageraufnahme, wobei die Lageraufnahme eine, einen Freiraum zur Aufnahme des Buchsenlagers festlegende Innenmantelfläche aufweist, an welcher das zum Rastelement der Außenhülse des Buchsenlagers komplementär ausgebildete Rastelement der Lageraufnahme angeordnet ist. Je nach Ausführungsform kann diese Lageraufnahme beispielsweise an einem Fahrschemel bzw. einem Hilfsrahmen eines Kfz angeordnet sein. Die Lageraufnahme kann beispielsweise wiederum hülsenförmig ausgebildet sein, insbesondere eine Metallhülse umfassen, die beispielsweise am Fahrschemel bzw. am Hilfsrahmen befestigt ist. Insofern kann in einer Ausführungsform kann das erfindungsgemäße System ein erfindungsgemäßes Buchsenlager sowie eine Aufnahmehülse umfassen, welche ein komplementär zum Rastelement des Buchsenlagers ausgebildetes Rastelement, insbesondere in Form einer Ausnehmung, aufweist.
Die obenstehend angegebene Aufgabe wird ferner gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Buchsenlagers mit den Schritten:

- Bereitstellen eines Lagerkerns;
- Bereitstellen einer Spritzgießform zum Umspritzen des Lagerkerns mit einem Elastomer zur Herstellung eines Elastomerkörpers;
- Einbringen des Lagerkerns in die Spritzgießform;
- Bereitstellen einer Außenhülse umfassend einen Rastbereich;
- Einbringen der Außenhülse in die Spritzgießform;
- Herstellen eines Elastomerkörpers durch Umspritzen des in der Spritzgießform befindlichen Lagerkerns und der Außenhülse mit einem Elastomerkörper, wobei der Rastbereich der Außenhülse zumindest abschnittsweise mit dem Elastomer radial unterspritzt wird.

Ein Rastbereich an der Außenhülse kann insbesondere eine sich vom Rest der Außenhülse freigeschnittene, radial außen angeordnete Rastlasche umfassen, an welcher, insbesondere integral mit dieser ausgebildet, eine radial elastisch auslenkbare Rastnase angeformt sein kann. Die elastische Auslenkbarkeit in radialer Richtung kann dabei im Wesentlichen durch die Lasche der Rastlasche bereitgestellt sein, welche in radialer Richtung relativ zu feststehenden Abschnitten der Außenhülse radial auslenkbar sein kann. Wie dargestellt, kann vorgesehen sein, dass die Rastnase am freien Ende der Rastlasche angeordnet ist bzw. die Rastnase einen Endabschnitt der Rastlasche bildet.
Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform nebst Abwandlungen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erläutert, wobei

1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß gestalteten Buchsenlagers in der Bauart eines Achsträgerlagers in einer perspektivischen Ansicht,
2a den Lagerkern des Achsträgerlagers der 1 in einer perspektivischen Ansicht,
2b den Lagerkern der 2a in einer Stirnseitenansicht,
2c den Lagerkern der 2b in einem Schnitt in der Ebene A-A,
2d den Lagerkern der 2b in einem Schnitt in der Ebene B-B,
3a die Außenhülse des Achsträgerlagers der 1 in einer perspektivischen Ansicht,
3b die Außenhülse der 3a in einer Stirnseitenansicht,
3c die Außenhülse der 3b in einer Darstellung eines Schnittes in der Ebene A-A,
3d die Außenhülse der 3b in der Darstellung eines Schnittes in der Ebene B-B,
3e eine Detailansicht des Bereichs Y der 3d,
4a das Achsträgerlager der 1 in einer Stirnseitenansicht,
4b die Darstellung eines Schnittes des Achsträgerlagers der 4a in der Ebene A-A,
4c das Achsträgerlager der 4a in der Darstellung eines Schnittes in der Ebene B-B,
4d eine vergrößerte Ansicht des Detailabschnitts Y der 4c,
5a in einer perspektivischen Ansicht das Achsträgerlager der 1 eingesetzt in eine Hilfsrahmenhülse einer dem Lager zugeordneten Lageraufnahme,
5b das aufgenommene Lager der 5a in einer Schnittdarstellung entsprechend der Darstellung der 4c, und
5c eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs Y der 5b

Das erfindungsgemäße Buchsenlager wird im Folgenden in der Ausbildung eines Achsträgerlagers beschrieben, das eingesetzt werden kann, störende Schwingungen im Fahrwerk und deren Übertragung auf die Fahrzeugkarosserie zu dämpfen. In der Übersichtdarstellung der 1 ist ein erfindungsgemäß gestaltetes Achsträgerlager 1 dargestellt, umfassend einen Lagerkern 2 sowie eine den Lagerkern umschließende Außenhülse 4, wobei radial zwischen Lagerkern 2 und Außenhülse 4 ein Elastomerkörper 6 angeordnet ist, der in der beschriebenen Ausführungsform sowohl am Lagerkern 2 als auch an der Außenhülse 4 anvulkanisiert ist. Ein solches Buchsenlager ist in eine zugeordnete Lageraufnahme einsetzbar, beispielsweise in eine Hülse eines Hilfsrahmens, die insofern als Lageraufnahme ausgebildet sein kann. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Achsträgerlager 1 ein Rastelement, hier in der Gestalt einer Rastlasche auf, die elastisch in radialer Richtung des Lagers auslenkbar ist und zu diesem Zweck eine vom Rest der Außenhülse 4 freigeschnittene Lasche oder Arm 41 aufweist, an deren freien Ende eine Rastnase 40 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform weist das Achsträgerlager 1 zwei derartiger, als Rastlaschen ausgebildete Rastelemente auf, die hier um 180° zueinander versetzt sind, sodass in der Darstellung der 1 eine dieser Rastlaschen verdeckt und damit nicht sichtbar ist. Die Rastlasche (40, 41) kann sich in ihrer Längserstreckung parallel zur Lagerachse A erstrecken, wobei die Lasche und/oder die Rastnase, angepasst an die nicht dargestellte Lageraufnahme gekrümmt ausgebildet sein, insbesondere mit einem Krümmungsradius entsprechend dem Abstand der Oberfläche der Rastlasche bzw. der Rastnase zur Achse A des Lagers. In noch zu beschreibender Art wirkt das Rastelement des in 1 angegebenen Achsträgerlagers 1 in einer Betriebsposition, d.h. bei in die zugeordnete Lageraufnahme eingesetztem erfindungsgemäßem Lager 1, mit einem komplementär ausgebildeten Rastelement einer Hülse, die zur Aufnahme des Lagers ausgebildet ist, zusammen zur Gestaltung eines Formschlusses zwischen Achsträgerlager 1 und der zugeordneten Lageraufnahme.
Die 2a bis 2d zeigen den Aufbau des Lagerkerns 2 der beschriebenen Ausführungsform eines Achsträgerlagers 1 in unterschiedlichen Ansichten. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, aus welcher hervorgeht, dass der Lagerkern 2 ein Innenteil 20 mit einer mittigen Durchführung 21, hier zur Aufnahme eines Befestigungsbolzens, aufweist. Das Innenteil kann insbesondere aus einem metallenen Material, beispielsweise Aluminium oder Stahl ausgebildet sein. Das Lagerinnenteil kann an seiner Außenmantelfläche rein zylindrisch gestaltet sein, während zur Gestaltung der Außenmantelfläche des Lagerkerns 2 ein Lagerkernmantel 30, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial aufgebracht, beispielsweise angespritzt sein kann, sodass Lagerkernmantel 30 und Innenteil 20 stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden sein können. Zur Einstellung vorgegebener Kennungen in vorgegebene Richtungen kann der Lagerkernmantel sowohl in umfänglicher Richtung als auch in axialer Richtung veränderlich gestaltet sein. In der beschriebenen Ausführungsform weist der Lagerkernmantel 30 umfänglich aufeinanderfolgende Wabenabschnitte 31a, b und 32a, b auf. Erkennbar sind die jeweiligen gleichartigen Wabenabschnitte 31a, b bzw. 32a, b umfänglich versetzt um 180° um das Innenteil 20 angeordnet. Während die Wabenabschnitte 32a, b in axialer Richtung des Lagers eine ausgehend von einer Stirnfläche abnehmende radiale Höhe aufweisen, trifft dies bei den an die Wabenabschnitte 32a, b umfänglich angrenzenden Wabenabschnitte 31a, b nicht zu, deren radiale Erstreckung ist in axialer Richtung des Lagers im Wesentlichen konstant. Wie der Fachmann erkennt, kann die äußere Oberfläche des Lagerkerns 2 bzw. des Lagerkernmantels 30 je nach Anforderung flexibel eingestellt werden. Durch das Vorsehen der angegebenen Ausnehmungen 33, 34 in den Wabenabschnitten können beim Spritzgießen nachteilige Materialanhäufungen vermieden werden, wodurch sich durch die Materialeinsparung ein positiver Kosteneffekt ergibt. Darüber hinaus wird durch die beschriebene Wabenstruktur das Anvulkanisieren des Elastomerkörpers an die Oberfläche des Lagerkernmantels 30 unterstützt. Wie aus den Figuren hervorgeht, kann die Längserstreckung der Waben im Wesentlichen parallel zur Achse des Lagerkerns 2 bzw. des Achsträgerlagers 1 verlaufen.
2b zeigt den Lagerkern 2 in einer Stirnseitenansicht, in Bezug auf die Darstellung der 2a mit Blick auf die hintere, nicht sichtbare Stirnfläche. Die 2c und 2d zeigen den Lagerkern 2 in den in 2b angegebenen Schnitten A-A bzw. B-B.
Die 3a bis 3e zeigen den Aufbau der Außenhülse des erfindungsgemäßen Achsträgerlagers 1 der 1, wobei 3a die Außenhülse in einer perspektivischen Seitenaufsicht angibt. Die Außenhülse ist in der beschriebenen Ausführungsform etwa zylinderförmig ausgebildet, wobei an einer der beiden Stirnseiten eine Stirnlasche oder Kragen 46 angeformt ist. In der beschriebenen Ausführungsform kann die Außenhülse aus einem faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoff, beispielsweise mittels eines Spritzgießverfahrens, hergestellt sein. Zur Gewichtsersparnis können insbesondere an der Außenmantelfläche und umfänglich verteilt radiale Ausnehmungen 48 vorgesehen sein.
Aus 3a ersichtlich ist ferner eine an der Außenmantelfläche ausgebildete Rastlasche, umfassend eine sich hier in ihrer Längserstreckung parallel zur Achse der Außenhülse bzw. des Lagers erstreckende Lasche 40, an deren freien Ende eine Rastnase 41 angeformt ist, die sich radial nach außen erstreckt. Zur Gestaltung der Lasche können axial verlaufende und umfänglich verlaufende Freischneidungen 42, 43 ausgeführt sein, sodass die wie beschrieben gestaltete Rastlasche in radialer Richtung aufgrund der elastischen Eigenschaften des Kunststoffes auslenkbar ist. Diese Auslenkung kann aufgrund der beschriebenen Gestaltung auf einem Kreisabschnitt senkrecht auf den Umfang der Außenhülse 4 erfolgen, wobei der Radius etwa der axialen Erstreckung der Lasche 40 entspricht. Es kann vorgesehen sein, dass die Lasche 40 sich nicht über die gesamte radiale Erstreckung (D0) der Außenhülse 4 im Bereich der Rastlasche erstreckt, sondern mit einer geringeren radialen Dicke (Dl), sodass zwischen der in der 3a verdeckten, radial untenliegenden Grenzfläche der Lasche 40 und der Innenmantelfläche der Außenhülse 4 ein Wandabschnitt der Außenhülse verbleibt, worauf untenstehend nochmals eingegangen wird.
3b zeigt die Außenhülse der 3a in einer Stirnseitenansicht mit Blick auf die in der 3a sichtbare Stirnseite, wobei auf der linken Stirnseite der Außenhülse zur Klarheit der Darstellung die Stirnlasche 46 abschnittsweise weggebrochen ist. Die in der 3b angegebenen Schnitte A-A und B-B sind in den 3c, d angegeben. Erkennbar weist die Außenhülse 4 zwei zueinander beabstandete Längsausnehmungen 49 in ihrer Wandung 45 auf, wobei die Dicke der Wandung in den um 180° versetzten Abschnitten in Längsrichtung ausgehend von der Stirnseite der 3b kontinuierlich abnimmt bis in den Bereich zur gegenüberliegenden Stirnseite, in welchem die Ausnehmung endet und die Wandung 45 ihre geringste radiale Erstreckung aufweist. Umfänglich um 90° versetzt zeigt die Schnittdarstellung der 3d die Anordnung zweier insofern um 180° umfänglich versetzten Rastlaschen, jeweils umfassend eine Lasche 40 sowie eine an deren freiem Ende angeordnete Rastnase 41, die sich radial nach außen erstreckt. Aus dieser Figur geht auch hervor, dass sich die Rastlasche in Bezug auf die Wandung 45 radial nicht über deren gesamte Dicke bzw. radiale Erstreckung erstreckt, sondern dünner mit einer Dicke Dl ist, wobei eine radiale Freischneidung 44 mit einer radialen Dicke Df der Rastlasche vorgesehen sein kann, die sich über die gesamte Längserstreckung der Rastlasche, umfassend die Lasche 40 und die Rastnase 41 erstreckt und darüber hinaus in Richtung einer Stirnfläche, sodass diese Freischneidung 44 eine Ausnehmung bzw. ein Hohlraum darstellt, die bzw. der sich unterhalb der Rastlasche und über deren gesamte Flächenerstreckung erstreckt bis zur Stirnlasche 46, siehe auch 3a. 3e zeigt den Ausschnitt Y der 3d in einer vergrößerten Detailansicht mit Angabe der radialen Dicke D0 der Außenhülse im Bereich der Lasche 40, der radialen Dicke Dl der Lasche und der radialen Dicke Df der Freischneidung.
Die 4a bis 4d zeigen das fertiggestellte erfindungsgemäße Achsträgerlager der 1 nach dem Anvulkanisieren eines Elastomerkörpers 6 an den radial innenliegenden Lagerkern 2 und die zum Elastomerkörper 6 radial außenliegende Außenhülse 4. 4a zeigt eine Stirnseitenansicht entsprechend den 2b, 3b der Einzelansichten des Lagerkerns 2 und der Außenhülse 4. Die Anordnung des Elastomerkörpers 6 radial zwischen der Außenhülse 4 und dem Lagerkern 2 zeigt insbesondere 4b im Schnitt A-A, der in 4a angegeben ist. Der Elastomerkörper kann eine einzelne Elastomerschicht aufweisen, wie in der beschriebenen Ausführungsform. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, eine radiale Zwischenlage aus einem relativ zum Elastomer festen Material wie z.B. aus einem Kunststoff oder einem Metall anzuordnen, sodass dann der Elastomerkörper zwei radiale Elastomerschichten und eine Zwischenlage, insbesondere in der Art einer Zwischenhülse aufweisen kann. Der Fachmann erkennt, dass die genaue geometrische Gestaltung auf die spezifischen Anforderungen des Lagers angepasst werden kann.
4c zeigt das Achsträgerlager 1 in dem Schnitt B-B der 4a mit zwei zueinander versetzt angeordneten Schnittebenenhälften zur Darstellung umfänglich beabstandeter Abschnitte radial unterhalb der Rastlaschen. Wie aus der 4c hervorgeht, ist der Elastomerkörper 6 in der beschriebenen Ausführungsform in Längsrichtung in die Bereiche beider Stirnseiten hinein ausgebildet zur Bereitstellung stirnseitiger Elastomerpuffer 61 bzw. 64. Aus der Figur geht ferner hervor, dass im Bereich der rechten Schnitthälfte der 4c die radiale Freischneidung 44 der Rastlasche 40, 41 mit einer Elastomerhinterlegung 62 gefüllt ist, während im Bereich der linken Schnittebene der 4c die Freischneidung 44, siehe 3d/e zur Bereitstellung von Freiflächen für die Elastomerhinterlegung der Rastlasche, eine sich axial zum Lager erstreckende Lücke aufweist. In der beschriebenen Ausführungsform umfasst die Elastomerhinterlegung 62 der jeweiligen Rastlasche 40, 41 mehrere, beispielsweise zwei derartiger Lücken oder Ausnehmungen, die z.B. in ihrem Querschnitt polygonförmig, insbesondere viereckig oder rund ausgebildet sein können und über die gesamte Längserstreckung der Rastlasche verlaufen können und herstellungsbedingt stirnseitig im Bereich des Elastomerpuffers 61 offen sein können. Wie der Fachmann erkennt, kann die Elastomerhinterlegung der Rastlasche das Einstellen und Halten der gewünschten Formschlussverbindung zwischen dem Rastelement des Achsträgerlagers mit einem zugeordneten Rastelement der Lageraufnahme unterstützen. 4d zeigt den Ausschnitt Y der 4c, bei welchem die Freischneidung der Rastlasche 40, 41 eine Elastomerhinterlegung 62 aufweist, in einer vergrößerten Detailansicht.
Die 5a bis 5c zeigen die Betriebssituation des erfindungsgemäßen Achsträgerlagers 1, bei welcher dieses in eine Lageraufnahmehülse 70 eines nicht dargestellten Hilfsrahmens eingepresst ist, wobei die Rastnase 41 der Rastlasche der Außenhülse 4 in Eingriff gebracht ist mit einer zugeordneten Rastausnehmung 71 der Lageraufnahmehülse 70. Die Verrastung der zu den sichtbaren Rastelementen der 5a umfänglich um 180° versetzten Rastelementen ist in der beschriebenen Betriebssituation in gleicher Weise realisiert. Die beschriebene Verrastung des erfindungsgemäß gestalteten Lagers mit der Lageraufnahme stellt neben dem durch die Einpressung des Lagers bereitgestellten Kraftschlusses zwischen dem Lager und der Lagerhülse zusätzlich einen Formschluss bereit, der in der beschriebenen Ausführungsform sowohl in axialer als auch in umfänglicher Richtung wirkt. Wie insbesondere aus der 5c hervorgeht, ist die Stirnlasche bzw. der Kragen 46, welcher einen axialen Anschlag 47 bereitstellt, zur Anlage mit einer Stirnseite der Hülse 70 ausgebildet.
In einer anderen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, mehr als zwei, beispielsweise drei oder vier umfänglich beabstandete Rastlaschen am Achsträgerlager 1 anzuordnen, die jeweils mit einem komplementär ausgebildeten Rastelement in Form einer Rastausnehmung einer Lageraufnahmehülse zusammenwirken zur Bereitstellung eines axialen und umfänglichen Formschlusses zwischen beiden Bauteilen.
Bezugszeichenliste

1: Achsträgerlager, Buchsenlager
2: Lagerkern
4: Außenhülse
6: Elastomerkörper
20: Innenteil, Innenelement
21: Durchführung
22a, b: Nut
30: Lagerkernmantel
31a, b: Wabenabschnitt
32a, b: Wabenabschnitt
33, 34: Ausnehmung / Längsausnehmung
40: Lasche, Rastarm
41: Rastnase
42: umfängliche Freischneidung
43: axiale Freischneidung
44: radiale Freischneidung
45: Wandung
46: Stirnlasche, Kragen
47: Anschlag
48: Radiale Ausnehmung
49: Längsausnehmung
61: Elastomerpuffer /Elastomerkragen
62: Elastomerhinterlegung
63: Lücke, Ausnehmung
64: Elastomerpuffer / Elastomerkragen
70: Hilfsrahmenhülse, Lageraufnahmehülse
71: Rastausnehmung
D0: radiale Dicke der Außenhülse
Dl: radiale Dicke der Lasche
Df: radiale Dicke der Freischneidung
S: Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012213028 [0004]

Claims

Buchsenlager (1) für ein KFZ, insbesondere Achsträgerlager zur Abstützung einer Fahrzeugachse gegenüber einer KFZ-Karosserie, umfassend einen Lagerkern (2), einen den Lagerkern wenigstens abschnittsweise umschließenden Elastomerkörper (6) und eine Außenhülse (4), welche den Elastomerkörper umgreift und zur Anlage an einer Begrenzungsfläche einer dem Buchsenlager zugeordneten Lageraufnahme ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (4) zumindest ein sich radial zu ihrer Außenmantelfläche erstreckendes und in radialer Richtung elastisch auslenkbares Rastelement (40, 41) aufweist zur Erzeugung eines Formschlusses mit einem zum Rastelement der Außenhülse (4) komplementär ausgebildeten Rastelement der Lageraufnahme.
Buchsenlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (4) eine Mehrzahl von Rastelementen (40, 41) aufweist, welche in axialer und/oder umfänglich Richtung versetzt zueinander angeordnet sind, und die ausgebildet sind, jeweils mit einem zugeordneten und zum jeweiligen Rastelement der Außenhülse (4) komplementär ausgebildeten Rastelement der Lageraufnahme zur Bereitstellung eines jeweiligen Formschlusses zusammenzuwirken.
Buchsenlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Rastelement (40, 41) des Buchsenlagers eine sich senkrecht zur Achse (A) der Außenhülse (4) erstreckende Rastnase (41) aufweist, die ausgebildet ist zur Verrastung mit dem zugeordneten, als Rastausnehmung (71) ausgebildeten komplementären Rastelement der dem Buchsenlager zugeordneten Lageraufnahme.
Buchsenlager (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Rastelement (40, 41) der Außenhülse (4) eine abschnittsweise aus der Außenhülse (4) freigeschnittene Lasche (40) aufweist, die endstämmig die Rastnase (41) trägt und mit dieser eine Rastlasche bildet, derart, dass die Lasche (40) senkrecht zur Achse der Außenhülse (4) auslenkbar ist.
Buchsenlager (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Lasche (40) des zumindest einen Rastelements (40, 41) der Außenhülse (4) die Summe der radiale Dicke (Dl) der Lasche und der radialen Dicke (Df) der Freischneidung geringer ist als die radiale Dicke (D∅) der Außenhülse.
Buchsenlager (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (40) des zumindest einen Rastelements (40, 41) der Außenhülse (4) zumindest abschnittsweise in radialer Richtung mit einem Elastomermaterial (62) hinterlegt ist.
Buchsenlager (1) nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnase (42) des zumindest einen Rastelements (40, 41) der Außenhülse (4) mit einem Elastomer (62) hinterlegt ist.
Buchsenlager (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerhinterlegung (62) der Lasche (40) zumindest eine sich in Längsrichtung der Lasche erstreckende Ausnehmung (63) aufweist.
Buchsenlager (1) nach Anspruch 6, 7, oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastlasche (40, 41) in Ruhelage senkrecht zur Außenhülse (4) durch das zur Lasche (40) hinterlegte Elastomer (62) radial nach außen elastisch ausgelenkt gelagert ist zur Erhöhung der auf die Rastlasche wirkenden Rückstellkraft.
Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkern (2) zumindest einen radial an ein Innenteil (20) angeformten Lagerkernmantel (30) aufweist.
Buchsenlager (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkernmantel (30) mehrere Ausnehmungen (33, 34) aufweist.
Buchsenlager (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (6) nichtrotationssymmetrisch um den Innenkern (2) ausgebildet ist, zur vorgegebenen Einstellung einer umfangswinkelabhängigen radialen Steifigkeit.
Buchsenlager (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (6) an den Lagerkern (2) und/oder die Außenhülse (4) anvulkanisiert ist.
Buchsenlager (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (4) an seiner Außenmantelfläche zumindest eine radiale Ausnehmung (48) aufweist.
Lagersystem, umfassend ein Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 sowie eine dem Buchsenlager zugeordnete Lageraufnahme, wobei die Lageraufnahme eine, einen Freiraum zur Aufnahme des Buchsenlagers festlegende Innenmantelfläche aufweist, an welcher das zum Rastelement (40, 41) der Außenhülse (4) des Buchsenlagers komplementär ausgebildete Rastelement der Lageraufnahme angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Buchsenlagers (1), insbesondere eines Buchsenlagers nach einem der Ansprüchen 1 bis 14, mit den Schritten - Bereitstellen eines Lagerkerns (2); - Bereitstellen einer Spritzgießform zum Umspritzen des Lagerkerns mit einem Elastomer zur Herstellung eines Elastomerkörpers (6); - Einbringen des Lagerkerns (2) in die Spritzgießform; - Bereitstellen einer Außenhülse (4) umfassend einen Rastbereich; - Einbringen der Außenhülse (4) in die Spritzgießform; - Herstellen eines Elastomerkörpers (6) durch Umspritzen des in der Spritzgießform befindlichen Lagerkerns (2) und der Außenhülse (4) mit einem Elastomer, wobei der Rastbereich der Außenhülse zumindest abschnittsweise mit dem Elastomer radial unterspritzt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Achsträgerlagers (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bereitstellens eines Lagerkerns (2) die Schritte umfasst: - Bereitstellen zumindest eines Innenelements (20) des Lagerkerns (2); - Bereitstellen einer Spritzgießform zum Umspritzen des Innenelements (20) mit einem Kunststoff zur Herstellung des Lagerkerns; - Einbringen des Innenelements in die Spritzgießform zum Umspritzen des Innenelements; - Herstellen des Lagerkerns (2) durch Umspritzen des in der Spritzgießform befindlichen Innenelements zum Anspritzen eines Lagerkernmantels (30) an das Innenelement (20).