DE10308246B4

DE10308246B4 - In Spritzgußtechnik hergestellte Lagerschale

Info

Publication number: DE10308246B4
Application number: DE2003108246
Authority: DE
Inventors: Cord Fricke; Frank Budde; Martin Rechtien; Volker Grube; Adalbert Engel
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH; ZF Boge Elastmetall GmbH
Current assignee: ZF Lemfoerder GmbH; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: DE10308246A1

Abstract

In Spritzgießtechnik hergestellte Lagerschale (1) aus Kunststoff für Kugelgelenke oder Kugelhülsengelenke mit zwei, gemeinsam eine innere hohlkugelig ausgeformte Lagerfläche bildenden Schalenteilen, welche an ihrer Verbindungslinie (8) durch ein Filmscharnier (7) beweglich miteinander verbunden sind wobei das Filmscharnier (7) nur in einem Teilbereich der Verbindungslinie (8) der beiden korrespondierenden Schalenteile (5, 6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dem Filmscharnier (7) diametral gegenüber liegenden Bereich der Lagerschale (1) eine schlitzförmige Ausnehmung (9) über den gesamten radialen Umfang der Lagerschale (1) vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine in Spritzgusstechnik hergestellte Lagerschale aus Kunststoff für Kugelgelenke oder Kugelhülsengelenke, mit zwei gemeinsam eine innere hohlkugelig ausgeformte Lagerfläche bildenden Schalenteilen, welche an ihrer Verbindungslinie durch ein Filmscharnier beweglich miteinander verbunden sind.
Lagerschalen mit hohlkugelig ausgebildeten Lagerflächen werden in unterschiedlichsten Varianten in Kugelgelenken und Kugelhülsengelenken eingesetzt. Derartige Gelenke besitzen üblicherweise einen Kugelschaft, der bei Kugelgelenken an einem Ende und bei Kugelhülsengelenken mittig einen Kugelabschnitt aufweist, welcher in der hohlkugelförmigen Lagerfläche der Lagerschale aufgenommen ist, so dass der Kugelschaft gegenüber der Mittellängsachse des Gelenkes Schwenk- und Drehbewegungen ausführen kann. Die Lagerschalen wiederum sind üblicherweise in Bohrungen eines Gelenkgehäuses verdrehfest aufgenommen. Die Fertigung einer gattungsgemäßen Lagerschale, die üblicherweise aus Kunststoff und hier insbesondere aus POM hergestellt sind, erfolgt in Spritzgusstechnik, wobei die Form des Spritzgusswerkzeuges einen innenliegenden, kugelförmigen Kern und eine außen liegende, der äußeren Form der Lagerschale angepasste Hohlform aufweist. Die Entformung der Lagerschale vom innen liegenden kugelförmigen Formteil erfordert dabei relativ große Verformungen der Lagerschale. Um hier Abhilfe zu schaffen, und um gleichzeitig beim späteren Montagevorgang den Kugelschaft in die Lagerschale einsetzen zu können, ist beispielsweise aus der DE 195 45 567 A1 eine Lagerschale bekannt, welche aus zwei Schalenteilen besteht, welche durch ein Filmscharnier beweglich miteinander verbunden sind. Infolge der gewählten Gestaltung ist die Lagerschale entlang des Filmscharniers klappbar, so dass ein problemloses Entformen vom inneren kugelförmigen Kern als auch ein Aufsetzen auf den kugelförmigen Bereich eines Gelenkzapfens problemlos möglich ist.
Nähere Einzelheiten über die Gestaltung des Filmscharniers in Bezug auf die durch dieses verbundenen Schalenteile sind der genannten Schrift nicht zu entnehmen.
Des Weiteren ist in der DE 199 58 149 A1 bereits eine in Spritzgußtechnik hergestellte Lagerschale aus Kunststoff für Kugelgelenke mit zwei, gemeinsam eine innere hohlkugelig ausgeformte Lagerfläche bildenden Schalenteile offenbart, wobei an der Verbindungslinie der Schalenteile diese durch ein Filmscharnier beweglich miteinander verbunden sind, wobei das Filmscharnier nur in einem Teilbereich der Verbindungslinie der beiden korrespondierenden Schalenteile angeordnet ist. Auf der dem Filmscharnier gegenüberliegenden Bereich der Lagerschale sind die Lagerschalenhälften miteinander verrastet und liegen aneinander an.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine in Spritzgusstechnik hergestellte Lagerschale der gattungsgemäßen Art durch weiterführende technische Merkmale so zu gestalten, dass bei einfacher Herstellung ein Höchstmaß an Belastbarkeit und Lebensdauer der offenbarten Lagerschale herbeigeführt wird.
Wesentliches Element der technischen Lehre zur Lösung der Aufgabe ist es dabei, dass das Filmscharnier nur in einem Teilbereich der Verbindungslinie der beiden korrespondierenden Schalenteile angeordnet ist. Durch diese Maßnahme ist ein leichtes Aufklappen der Schalenteile möglich, wobei die Dehnung des Filmscharniers während der Montage besonders gering ist, wodurch sowohl die Entformung als auch die spätere Montage der Lagerschale erleichtert wird. Die geringe Dehnung erlaubt auch den Einsatz hochfaserverstärkter Materialien für die Lagerschalen, ohne dass die Gefahr einer Zerstörung des Filmscharniers während der Montage besteht.
Erfindungsgemäß ist in dem dem Filmscharnier diametral gegenüber liegenden Bereich eine schlitzförmige Ausnehmung über den gesamten radialen Umfang der Lagerschale vorhanden. Die schlitzförmige Ausnehmung dient dazu, in Folge intensiver Beanspruchung entstehende Wärmedehnungen der Lagerschale auszugleichen, ohne dass zusätzliche Druckspannungen entstehen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich zusätzlich zur im Anspruch 1 offenbarten technischen Lehre aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Anspritzpunkt bei der Herstellung der betreffenden Lagerschale im Spritzgussverfahren im Bereich des Filmscharniers angeordnet ist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass innerhalb der Spritzgussform ein gleichmäßiger Fließverlauf des eingespritzten Kunststoffmaterials erfolgt und somit besonders gleichmäßig runde Schalenteile hergestellt werden können, weil die Schwindung des Materials gleichmäßig erfolgt. Da der Bereich des Filmscharniers keine Tragfunktion innerhalb der Lagerschalenkonstruktion zu erfüllen hat, sind üblicherweise im Bereich des Anspritzpunktes auftretende Deformationen der Lagerschale für die Funktion und Lebensdauer von Letzterer ohne Bedeutung.
Darüber hinaus erlaubt die Wahl des Anspritzpunktes im Bereich des Filmscharniers bei faserverstärkten Lagerschalen eine gleichmäßige Ausrichtung der verstärkenden Fasern, so dass ein gleichmäßig hohes Tragverhalten der fertigen Lagerschale gewährleistet ist.
Es kann darüber hinaus zweckmäßig sein, dass das Filmscharnier mindestens in einem Teilbereich über die äußere Kontur der Lagerschale hervorsteht. Durch diese Maßnahme lässt sich in Verbindung mit einer Ausnehmung im Kugelgelenk- oder Kugelhülsengelenkgehäuse, in das der vorstehende Teilbereich eingreift, kostengünstig eine Verdrehsicherung der Lagerschale realisieren.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine Schnittdarstellung durch die Mittelebene einer erfindungsgemäßen Lagerschale,
2 eine Draufsicht auf die Lagerschale entsprechend der 1 aus Richtung des Pfeiles B,
3 eine Schnittdarstellung durch eine weitere Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Lagerschale, eingebaut in ein Kugelgelenk und
4A, 4B Ansichten einer Lagerschale entsprechend den 1 bis 3 mit angedeuteten Fließlinien bzw. Faserausrichtungen nach dem Abschluss des Spritzgussvorganges.
Die in 1 dargestellte in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Lagerschale weist im Wesentlichen eine kugelförmige Gestalt mit einer inneren hohlkugelig ausgeformten Lagerfläche 2 auf. An der Oberseite 3 bzw. der Unterseite 4 ist die Lagerschale 1 in diesem Ausführungsbeispiel abgeschnitten. Die Lagerschale besteht im Wesentlichen aus den beiden Schalenteilen 5 und 6, die mittels eines Filmscharniers 7 miteinander verbunden sind. Das Filmscharnier 7 erstreckt sich über einen Teilbereich der Verbindungslinie 8 zwischen den beiden korrespondierenden Schalenteilen 5 und 6.
Aus der Ansicht der 2 wird deutlich, dass die Lagerschale 1 zwischen den Schalenteilen 5 und 6 an dem dem Filmscharnier 7 diametral gegenüber liegenden Bereich eine schlitzförmige Ausnehmung 9 aufweist, die bei eingebauter Lagerschale 1 zum Ausgleich von Wärmedehnungen dient. Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 besteht das Filmscharnier 7 aus einem geraden dünnen Abschnitt zwischen den Schalenteilen 5 und 6.
Die Darstellung der 3 zeigt demgegenüber eine Lagerschale 1, bei der das Filmscharnier 7 im Wesentlichen halbkreisförmig über die Außenkontur der eigentlichen Lagerschale 1 vorsteht. Aus der 3 ist darüber hinaus ersichtlich, dass die Lagerschale 1 mit ihren Schalenteilen 5 und 6 in ein Kugelgelenk- oder Kugelhülsengelenkgehäuse 10 eingebettet ist. Das Kugelgelenkgehäuse 10 weist an der die Lagerschale 1 aufnehmenden Innenseite eine Ausnehmung 11 auf, in die das Filmscharnier 7 eingreift, eine Verdrehung der Lagerschale 1 ist durch diese Maßnahme in Form der Verrastung zwischen Ausnehmung 11 und Filmscharnier 7 ausgeschlossen.
Der 3 ist ferner zu entnehmen, dass in Analogie zu den 1 und 2 die Lagerschale 1 an der dem Filmscharnier diametral gegenüber liegenden Seite ebenfalls eine schlitzförmige Ausnehmung 9 zum Ausgleich von Wärmedehnungen aufweist.
Ein Merkmal der in den 1 bis 3 beschriebenen Lagerschalen ist die Ausbildung des Anspritzpunktes im Rahmen des Spritzgussverfahrens für die Herstellung derartiger Lagerschalen im Bereich des Filmscharnieres im Punkt 12. Da bei jedem Spritzgussverfahren im Bereich des Anspritzpunktes Verzüge auftreten, bietet die Wahl des Anspritzpunktes 12 im Bereich des Filmscharniers Vorteile hinsichtlich der Tragfähigkeit der dargestellten Lagerschalen, da die eigentlichen Tragbereiche der Lagerschale 1 im Bereich der Schalenteile 5 und 6 nur äußerst geringe Verzugsneigungen aufweisen.
Den 4A und 4B ist schematisch ergänzend zu entnehmen, wie beim eigentlichen Spritzgussprozess der Fließfrontverlauf (4A) bzw. die Faserausrichtung in Fließrichtung durch die Wahl des Anspritzpunktes 12 im Bereich des Filmscharnieres 7 vorteilhaft ausgebildet wird. Durch den regelmäßigen Fließfrontverlauf ist eine gleichmäßige Schwindung des verwendeten Kunststoffmaterials, beispielsweise POM, gegeben. Darüber hinaus kann bei faserverstärkten Lagerschalen durch die erfindungsgemäße Wahl des Anspritzpunktes innerhalb der für die Tragfähigkeit wichtigen Schalenteile 5 und 6 eine gleichmäßige Faserausrichtung entsprechend der 4B herbeigeführt werden, was die Tragfähigkeit derartiger Lagerschalen weiter verbessert und ihre Lebensdauer erhöht.

1: Lagerschale
2: Lagerfläche
3: Oberseite
4: Unterseite
5: Schalenteil
6: Schalenteil
7: Filmscharnier
8: Verbindungslinie
9: Ausnehmung
10: Kugelgelenkgehäuse
11: Ausnehmung
12: Anspritzpunkt

Claims

In Spritzgießtechnik hergestellte Lagerschale (1) aus Kunststoff für Kugelgelenke oder Kugelhülsengelenke mit zwei, gemeinsam eine innere hohlkugelig ausgeformte Lagerfläche bildenden Schalenteilen, welche an ihrer Verbindungslinie (8) durch ein Filmscharnier (7) beweglich miteinander verbunden sind wobei das Filmscharnier (7) nur in einem Teilbereich der Verbindungslinie (8) der beiden korrespondierenden Schalenteile (5, 6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dem Filmscharnier (7) diametral gegenüber liegenden Bereich der Lagerschale (1) eine schlitzförmige Ausnehmung (9) über den gesamten radialen Umfang der Lagerschale (1) vorhanden ist.
In Spritzgießtechnik hergestellte Lagerschale (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Anspritzpunkt (12) für die Lagerschale (1) im Bereich des Filmscharniers (7) angeordnet ist.
In Spritzgießtechnik hergestellte Lagerschale (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filmscharnier (7) mindestens in einem Teilbereich über die äußere Kontur der Lagerschale (1) hervorsteht.