DE112019001179T5

DE112019001179T5 - Verbesserte Buchsenbaugruppe und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112019001179T5
Application number: DE112019001179.0T
Authority: DE
Inventors: Brennan Sugg; Glen Parker
Original assignee: Federal Mogul Motorparts LLC
Current assignee: Federal Mogul Motorparts LLC
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2020-12-10
Also published as: CN111868396B; WO2019173431A1; US10954995B2; CN111868396A; US20190277335A1

Abstract

Eine Buchsenbaugruppe schließt ein Gehäuse mit einer Innenbohrung ein, die sich entlang einer zentralen Achse von einem im Allgemeinen geschlossenen ersten Ende zu einem offenen zweiten Ende erstreckt. Ein Kugelabschnitt eines Kugelzapfens ist in der Innenbohrung des Gehäuses aufgenommen. Der Kugelzapfen weist ferner einen Schaftabschnitt auf, der durch das offene zweite Ende aus der Innenbohrung herausragt. Ein Stützlager ist in der Innenbohrung des Gehäuses angeordnet und weist eine gekrümmte Lageroberfläche auf, die in Gleitkontakt mit dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens steht. Das Stützlager ist in radialer Richtung relativ zum Gehäuse beweglich und schließt ein Polymerstück ein. Das Stützlager schließt ferner ein Verstärkungsstück ein, das aus Metall hergestellt ist, und das Verstärkungsstück ist mindestens teilweise in das Polymer-c-Stück eingebettet, um einer radialen Ausdehnung des Polymerstücks zu widerstehen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Priorität der am 6. März 2018 eingereichten US-Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 15/912,777. Die gesamte Offenbarung der obigen Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Buchsenbaugruppen und insbesondere auf druckbelastete Buchsenbaugruppen mit einem Stützlager.
Stand der Technik
Buchsenbaugruppen des Typs, der in Fahrzeugaufhängungs- und Lenksystemen verwendet wird, schließen üblicherweise ein Gehäuse, einen Kugelzapfen und ein oder mehrere Lager ein, die es dem Kugelzapfen ermöglichen, sich gelenkig zu bewegen und sich relativ zum Gehäuse zu drehen. Die Lager sind üblicherweise entweder aus Metall oder einem harten Kunststoffmaterial hergestellt. Solche Buchsenbaugruppen können radial, druck- und/oder zugbelastet sein. Bei druckbelasteten Buchsenbaugruppen sind in der Regel extrem enge Maßtoleranzen für Lager, Gehäuse und Kugelzapfen erforderlich, und wenn eine oder mehrere Komponenten außerhalb der Toleranz liegen, könnte eines der Lager beschädigt werden und/oder der Kugelzapfen sich mit dem Gehäuse verriegeln und dadurch eine Drehung und/oder eine Gelenkbewegung des Kugelzapfens verhindern. Es wurde mindestens eine Lösung entwickelt, die größere Toleranzen der Komponenten in einer druckbelasteten Buchsenbaugruppe zulässt, wobei die Lager bei dieser Lösung jedoch aus Metall hergestellt sind.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Buchsenbaugruppe, die ein Gehäuse mit einer Innenbohrung einschließt, die sich entlang einer zentralen Achse von einem im Allgemeinen geschlossenen ersten Ende zu einem offenen zweiten Ende erstreckt. Ein Kugelabschnitt eines Kugelzapfens ist in der Innenbohrung des Gehäuses aufgenommen. Der Kugelzapfen weist ferner einen Schaftabschnitt auf, der durch das offene zweite Ende aus der Innenbohrung herausragt. Ein Stützlager ist in der Innenbohrung des Gehäuses angeordnet und weist eine gekrümmte Lageroberfläche auf, die in Gleitkontakt mit dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens steht. Das Stützlager ist in radialer Richtung relativ zum Gehäuse beweglich und schließt ein Polymerstück ein. Das Stützlager schließt ferner ein Verstärkungsstück ein, das aus Metall hergestellt ist, und das Verstärkungsstück ist mindestens teilweise innerhalb des Polymerstücks eingebettet, um einer radialen Ausdehnung des Polymerstücks zu widerstehen.
Das Verstärkungsstück dient dazu, die radiale Ausdehnung des Kunststoffstücks zu unterstützen und zu beschränken, wenn der Kugelzapfen gegen das Stützlager belastet wird, wodurch die Haltbarkeit der Buchsenbaugruppe verbessert wird. Somit ermöglicht das Verstärkungsstück, dass das Stützlager größtenteils aus Kunststoff hergestellt sein kann, was Kosten und Masse (Gewicht) im Vergleich zu allen metallischen Stützlagern spart, ohne die Haltbarkeit zu beeinträchtigen. Die Gewichtseinsparungen sind in einem Fahrzeug besonders wertvoll, da es sich bei solchen Buchsenbaugruppen um ungefederte Massen handelt.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist das Verstärkungsstück im Allgemeinen schalenförmig.
Gemäß einem noch weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schließt das Verstärkungsstück eine ringförmige Außenwand und eine ringförmige Innenwand ein, die von der ringförmigen Außenwand radial nach innen beabstandet ist, und das Verstärkungsstück schließt ferner eine Bodenwand ein, die sich zwischen der ringförmigen Innenwand und der ringförmigen Außenwand erstreckt.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schließt das Verstärkungsstück eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Rippen ein.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die sich radial erstreckenden Rippen von der Innenwand zur Außenwand.
Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind die sich radial erstreckenden Rippen im Allgemeinen gleichmäßig voneinander in einer Umfangsrichtung beabstandet.
Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Außenwand eine erste axiale Länge auf, und die Innenwand weist eine zweite axiale Länge auf, die kleiner als die erste axiale Länge ist.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist das Verstärkungsstück nur einwandig zylindrisch geformt.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist das Verstärkungsstück ein einzelner Streifen, der in eine ringförmig Form gebogen ist.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist das Verstärkungsstück aus Metallpulver oder aus gestanztem Stahl hergestellt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung berührt nur das Polymerstück des Stützlagers den Kugelabschnitt des Kugelzapfens und das Verstärkungsstück berührt den Kugelabschnitt des Kugelzapfens nicht.
Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die gekrümmte Lageroberfläche des Stützlagers eine erste gekrümmte Lageroberfläche, ein Austrittslager mit einer zweiten Lageroberfläche ist in der Innenbohrung des Gehäuses angeordnet und die zweite gekrümmte Lageroberfläche steht in Gleitkontakt mit dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens.
Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist das Gehäuse angrenzend an das offene erste Ende verformt, um das Stützlager, den Kugelabschnitt und das Austrittslager in der Innenbohrung zu erfassen.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung spannt eine Feder die zweite gekrümmte Lageroberfläche des Austrittslagers gegen den Kugelabschnitt des Kugelzapfens vor.
Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Buchsenbaugruppe. Das Verfahren schließt die Schritte des Einlegens eines Verstärkungsstücks, das aus Metall hergestellt ist, in eine Form ein. Das Verfahren geht mit dem Schritt des Umspritzens eines Kunststoffstücks in Eingriff mit dem Verstärkungsstück weiter. Das Verfahren geht mit dem Schritt des Vorbereitens eines Gehäuses weit, das eine Innenbohrung aufweist, die sich entlang einer zentralen Achse von einem im Allgemeinen geschlossenen ersten Ende zu einem offenen zweiten Ende erstreckt. Das Verfahren geht mit dem Schritt des Einführens des Stützlagers in die Innenbohrung des Gehäuses durch das offene zweite Ende und wobei das Stützlager, wenn es in Position ist, innerhalb der Innenbohrung in einer radialen Richtung relativ zum Gehäuse beweglich ist. Das Verfahren wird mit dem Schritt des Einführens eines Kugelabschnitts eines Kugelzapfens in die Innenbohrung des Gehäuses durch das offene zweite Ende und des Herstellens eines Gleitkontakts zwischen dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens und einer gekrümmten Lageroberfläche des Kunststoffstücks des Stützlagers fortgesetzt.
Gemäß einem noch weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schließt das Verstärkungsstück eine ringförmige Außenwand und eine ringförmige Innenwand und eine Bodenwand ein, die sich zwischen der ringförmigen Innenwand und der ringförmigen Außenwand erstreckt.
Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schließt das Verstärkungsstück ferner eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Rippen ein, die sich zwischen der ringförmigen Innenwand und der ringförmigen Außenwand erstreckt.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schließt das Verfahren ferner den Schritt des Biegens eines Metallstreifens in eine ringförmige Form zum Bilden des Verstärkungsstücks ein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Kunststoffstück des Lagers eine erste gekrümmte Lageroberfläche auf und das Verfahren schließt ferner die Schritte des Einführens eines Austrittslagers in die Innenbohrung des Gehäuses und des Herstellens eines Gleitkontakts zwischen einer zweiten gekrümmten Lageroberfläche des Austrittslagers und dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens ein.
Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schließt das Verfahren ferner den Schritt des Verformens des Gehäuses angrenzend an das offene zweite ein, um das Stützlager, den Kugelabschnitt und das Austrittslager in der Innenbohrung zu erfassen.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind leicht zu erkennen, wobei sie unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verständlich sind, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, wobei:

1 eine perspektivische Ansicht einer Steuerarmbaugruppe ist, die ein erstes Ausführungsbeispiel einer verbesserten Buchsenbaugruppe einschließt;
2 eine Teilquerschnittsansicht des Ausführungsbeispiels der verbesserten Buchsenbaugruppe ist.
3 eine Teilquerschnittsansicht und auseinandergezogene Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels der verbesserten Buchsenbaugruppe ist;
4 eine perspektivische Ansicht eines Stützlagers des ersten Ausführungsbeispiels der verbesserten Buchsenbaugruppe ist;
5 eine perspektivische Ansicht des Stützlagers des ersten Ausführungsbeispiels der verbesserten Buchsenbaugruppe aus einer anderen Perspektive als 4 ist;
6 eine Querschnittsansicht des Stützlagers von 4 und 5 und entlang der Linie 6-6 von 4 ist;
7 eine perspektivische Ansicht eines Verstärkungsstücks des Stützlagers von 4-6 ist;
8 eine Teilquerschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der verbesserten Buchsenbaugruppe ist;
9 eine perspektivische Ansicht eines Stützlagers des zweiten Ausführungsbeispiels der verbesserten Buchsenbaugruppe ist;
10 eine perspektivische Ansicht eines Polymerstücks des Stützlagers von 9 ist;
11 eine perspektivische Ansicht des Polymerstücks des Stützlagers von 9 entlang einer anderen Ansicht als die von 10 ist;
12 eine Querschnittsansicht des Stützlagers von 9 und entlang der Linie 12-12 von 9 ist; und
13 eine perspektivische Ansicht eines Verstärkungsstücks des Stützlagers von 9 ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Ziffern entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten angeben, ist eine Steuerarmbaugruppe 20, die ein erstes Ausführungsbeispiel einer verbesserten Buchsenbaugruppe 22 einschließt, allgemein in 1 gezeigt. In dem Ausführungsbeispiel ist die Buchsenbaugruppe 22 ein druckbelastetes Kugelgelenk, das konfiguriert ist, um einen Steuerarmkörper 24 mit einem Achsschenkel (nicht gezeigt) in einer Fahrzeugaufhängungsbaugruppe zu verbinden. Obwohl als eine Komponente einer Steuerarmbaugruppe 20 für ein Fahrzeugaufhängungssystem gezeigt, sei zu beachten, dass die Buchsenbaugruppe 22 in einem breiten Bereich von Automobil-und Nichtautomobilanwendungen Verwendung finden könnte.
Unter Bezugnahme auf 2 bis 4 schließt die Buchsenbaugruppe 22 ein Gehäuse 26 ein, das eine Innenoberfläche 28 und eine Außenoberfläche 30 aufweist. Die Innenoberfläche 28 umgibt eine Innenbohrung, die sich entlang einer zentralen Achse A von einem im Allgemeinen geschlossenen ersten Ende 32 zu einem offenen zweiten Ende 34 erstreckt. An dem geschlossenen ersten Ende 32 weist das Gehäuse 26 eine untere Wand 36 mit einer Schmiermittelöffnung auf, die einen Schmiernippel 38 (auch Zerk-Anschluss genannt) zum Leiten eines Schmiermittels wie Fett in die Innenbohrung aufnimmt. Das Gehäuse 26 ist vorzugsweise als monolithisches Teil aus einem Metall wie Stahl oder einer Stahllegierung hergestellt und kann durch ein geeignetes Verfahren oder eine Kombination von Verfahren geformt sein, einschließlich zum Beispiel Schmieden, Gießen, Bearbeiten aus einem Block usw. In dem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 26 insofern ein Steckmodul-Gehäuse 26 als es dafür konfiguriert ist, in eine Öffnung einer anderen Komponente eingeführt zu werden. Es versteht sich jedoch, dass das Gehäuse 26 alternativ mit der anderen Komponente, wie beispielsweise dem Steuerarmkörper 24 oder einem Spurstangenende (nicht gezeigt), einstückig ausgebildet sein könnte.
Wie in 2 gezeigt, weist die Innenbohrung des Gehäuses 26 einen progressiv zunehmenden Durchmesser vom geschlossenen ersten Ende 32 zum offenen zweiten Ende 34 auf. Insbesondere weist die Innenbohrung einen ersten Abschnitt 40 mit einem im Allgemeinen konstanten ersten Durchmesser D₁ angrenzend an das geschlossene erste Ende 32, einen zweiten Abschnitt 42, in dem die Innenoberfläche 28 des Gehäuses 26 gekrümmt ist (doch alternativ gerade sein könnte), und einen dritten Abschnitt 44 mit einem im Allgemeinen konstanten zweiten Durchmesser D₂ angrenzend an das offene zweite Ende 34 auf. Wie gezeigt, ist der zweite Durchmesser des dritten Abschnitts 44 größer als der erste Durchmesser D₁ des ersten Abschnitts 40. Zwischen dem zweiten und dritten Abschnitt 42, 44 der Innenbohrung hat das Gehäuse 26 eine Schulter 46, die dem offenen zweiten Ende 34 zugewandt ist.
Die Buchsenbaugruppe 22 schließt ferner einen Kugelzapfen 48 mit einem Kugelabschnitt 50 und einem Schaftabschnitt 52 ein. Der Kugelabschnitt 50 ist vollständig in der Innenbohrung des Gehäuses 26 angeordnet, und der Schaftabschnitt 52 ragt durch das offene zweite Ende 34 aus der Innenbohrung heraus. Der Kugelabschnitt 50 hat eine im Allgemeinen halbkugelförmig gekrümmte Außenfläche, auf der eine oder mehrere Schmiermittelrillen gebildet sein können. Der Kugelzapfen 48 ist vorzugsweise als ein einziges, monolithisches Stück aus Metall wie Stahl oder legierter Stahl hergestellt und kann durch jedes geeignete Verfahren geformt sein.
Ein Stützlager 54 ist im ersten Abschnitt 40 der Innenbohrung zwischen dem Kugelabschnitt 50 des Kugelzapfens 48 und der unteren Wand 36 des Gehäuses 26 aufgenommen. Das Stützlager 54 weist eine halbkugelförmig gekrümmte erste Lageroberfläche 56 auf, die dem zweiten offenen Ende 34 des Gehäuses 26 axial zugewandt ist. Die Krümmung der ersten Lageroberfläche 56 ist ähnlich der Krümmung des Kugelabschnitts 50, sodass der Kugelabschnitt 50 entlang der ersten Lageroberfläche 56 gleiten kann. Wie in 2 gezeigt, hat in dem Ausführungsbeispiel die erste Lageroberfläche 56 eine Schmiermittelöffnung, die mit der Schmiermittelöffnung in der unteren Wand 36 des Gehäuses 26 ausgerichtet ist, sodass das Schmiermittel auf die Grenzfläche zwischen dem Kugelabschnitt 50 und der ersten Lageroberfläche 56 gelangen kann. Die erste Lageroberfläche 56 weist ferner eine Vielzahl von Schmiermittelnuten zum Verteilen des Schmiermittels auf der ersten Lageroberfläche 56 auf.
Die Buchsenbaugruppe 22 weist auch ein Austrittslager 58 auf, das in dem zweiten Abschnitt 42 der Innenbohrung aufgenommen ist. Das Austrittslager 54 hat eine halbkugelförmig gekrümmte zweite Lageroberfläche 60, die einen ähnlichen Krümmungsradius wie der Kugelabschnitt 50 und die erste Lageroberfläche 56 hat. Die erste und zweite Lageroberflächen 56, 60 des Stütz- und Austrittslagers 54, 58 stehen jeweils in Gleitkontakt mit gegenüberliegende Halbkugeln des Kugelabschnitts 50, sodass der Kugelzapfen 48 und das Gehäuse 26 in der Lage sind, sich frei gelenkig zu bewegen und sich relativ zueinander zu drehen. Wie in 2 gezeigt, ist das Austrittslager 58 axial zu dem Stützlager 54 innerhalb der Innenbohrung des Gehäuses 26 beabstandet.
Die Buchsenbaugruppe 22 schließt ferner eine Staubmanschette 62 ein, die aus einem Elastomermaterial (wie Gummi) hergestellt ist und gegen das Gehäuse 26 und den Schaftabschnitt 52 des Kugelzapfens 48 abgedichtet ist, um das Schmiermittel in der Innenbohrung aufzufangen und Verunreinigungen aus dieser herauszuhalten. Die Staubmanschette 62 erstreckt sich von einem ersten Manschettenende, das einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch 64 aufweist, zu einem zweiten Manschettenende, das gegen den Schaftabschnitt 52 des Kugelzapfens 48 abgedichtet ist. Der Flansch 64 ist im dritten Abschnitt 44 der Innenbohrung des Gehäuses 26 angeordnet und steht in Oberflächenkontakt mit einer oberen Oberfläche des Austrittslagers 58.
Eine Abdeckplatte 68 ist im dritten Abschnitt 44 der Innenbohrung auf einer gegenüberliegenden Seite des Flansches 64 auf der Staubmanschette 62 positioniert. Das offene zweite Ende 34 des Gehäuses 26 ist gebogen (z. B. durch Gesenkschmieden), um eine sich radial nach innen erstreckende Lippe 70 zu erzeugen, die mit der Abdeckplatte 68 in Eingriff ist, um die Abdeckplatte 68, den Flansch 64 der Staubmanschette 62, das Austrittslager 58, den Kugelabschnitt 50 und das Stützlager 54 innerhalb der Innenbohrung des Gehäuses 26 zu erfassen. Durch Gesenkschmieden des Gehäuses 26 wird auch die Feder 66 vorgespannt, um eine Vorspannkraft gegen das Austrittslager 58 auszuüben. [0047] In der Innenbohrung ist eine Feder 72 in Form einer Tellerfeder 72 (auch Unterlegscheibenfeder) zwischen dem Stützlager 54 und der unteren Wand 36 angeordnet. Wie in 2 gezeigt, wird die Feder 72 elastisch zusammengedrückt, um eine axiale Vorspannkraft auf das Stützlager 74 auszuüben, sodass die gekrümmte erste Lageroberfläche 56 des Stützlagers 54 gegen den Kugelabschnitt 50 des Kugelzapfens 48 vorgespannt wird, wodurch der Gleitkontakt zwischen dem Stützlager 54 und dem Kugelabschnitt 50 erhalten bleibt, wenn diese Komponenten während des Gebrauchs der Buchsenbaugruppe 22 verschleißen.
Das Stützlager 54 hat einen Außendurchmesser, der kleiner als der erste Durchmesser Di des ersten Abschnitts 40 der Innenbohrung ist, sodass die Grundfläche oder der Außenumfang des Stützlagers 54, im Querschnitt betrachtet, kleiner als die Grundfläche des ersten Abschnitts 40 der Innenbohrung ist. Wenn das Stützlager 54 im ersten Abschnitt 40 der Innenbohrung aufgenommen ist, besteht somit ein Ringspalt zwischen dem Stützlager 54 und der Innenoberfläche 28 des Gehäuses 26. Der Spalt ermöglicht es dem Stützlager 54 ermöglicht es dem Stützlager 54, sich in einer radialen Richtung innerhalb der Innenbohrung zu bewegen oder zu schwimmen.
Die Beweglichkeit des Stützlagers 54 innerhalb der Innenbohrung des Gehäuses 26 ermöglicht lockere Toleranzen für die verschiedenen Komponenten der Buchsenbaugruppe 22, ohne die Leistung der Buchsenbaugruppe 22 zu beeinträchtigen. Zum Beispiel ist in der in 5 gezeigten Ausführungsform das Austrittslager 58 asymmetrisch und ist in 6 das Stützlager 54 selbst asymmetrisch. In jedem dieser Fälle hat sich das Stützlager 54 radial bewegt, um der Asymmetrie zu entsprechen und dem Kugelabschnitt 50 zu ermöglichen, sowohl die erste als auch die zweite Lageroberfläche 56, 60 des Stützlagers bzw. Austrittslagers 54, 58 gleichmäßig zu berühren. Wenn in jedem dieser Beispiele das Stützlager 54 nicht innerhalb der Innenbohrung schwimmen könnte, würde es zumindest zu ungleichmäßiger Belastung des Kugelabschnitts 50 auf eines oder beide der Lager 54, 58 kommen, oder der Kugelzapfen 48 könnte möglicherweise mit den Lagern 54, 58 verriegelt werden und nicht in der Lage sein, sich relativ zum Gehäuse 26 zu drehen oder gelenkig zu bewegen.
Wie in 6 gezeigt, schließt das Stützlager 54 ein Polymerstück 74 (insbesondere Kunststoff) und eine Metallverstärkungsstück 76 ein. Das Kunststoffstück 74 schließt die erste Lageroberfläche 56 ein, und somit berührt nur das Kunststoffstück 74 den Kugelabschnitt 50 (in 2 gezeigt) des Kugelzapfens 48. Die Kunststoff-und Verstärkungsstücke 74, 76 werden durch einen Spritzvorgang fest aneinander befestigt, um eine starke und dauerhafte Verbindung zwischen ihnen herzustellen. Das Verstärkungsstück 76 kann aus einem Metallpulver oder einem gestanzten Stahl bestehen.
In dieser Ausführungsform ist das Verstärkungsstück 76 im Allgemeinen schalenförmig, indem es eine Bodenwand 78 und eine Außenwand 80 (oder einen Außenring) aufweist, die sich von der Bodenwand nach oben erstreckt. Das Verstärkungsstück 76 weist auch eine Innenwand 82 (oder Innenring) auf, die von der Außenwand 80 beabstandet ist und sich davon um eine Höhe (d. h. axiale Länge) nach oben erstreckt, die kleiner als eine Höhe der Außenwand 80 ist. Die Bodenwand 78 weist ebenfalls eine Vielzahl von Rippen 84 auf, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet ist und sich radial von der Innenwand 82 zur Außenwand 80 erstreckt. Die Rippen 84 weisen alle Höhen auf, die kleiner sowohl als die Außen- als auch die Innenwand 80, 82 sind, und das Kunststoffstück 74 wird direkt um die Rippen 84 herum umspritzt. Daher sind nach dem Umspritzen des Kunststoffstücks 74 auf das Verstärkungsstück 76 die Rippen 84 mindestens teilweise in das Kunststoffmaterial des Kunststoffstücks 74 eingebettet.
Unter Bezugnahme auf 2 und 5 ist eine untere Oberfläche des Verstärkungsstücks 76 mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten und sich radial erstreckenden Schmiermittelnuten 86 bereitgestellt, um das Schmiermittel um die Grenzfläche zwischen dem Stützlager und der Feder 72 zu verteilen, damit sich das Stütz-54-Lager freier in der Innenbohrung des Gehäuses 26 bewegen kann.
Das Verstärkungsstück 76 verstärkt im Betrieb das Kunststoffstück 74 und beschränkt die radiale Ausdehnung des Kunststoffstücks 74, wenn der Kugelzapfen 48 gegen das Stützlager 54 belastet wird. Dies verbessert die Haltbarkeit der Buchsenbaugruppe 22, indem das Risiko verringert wird, dass das Kunststoffteil 74 bei Belastung reißt. Somit ermöglicht das Vorhandensein des Metallverstärkungsstücks 76, dass das Stützlager 54 größtenteils aus Kunststoff hergestellt sein kann, was Kosten und Masse (Gewicht) im Vergleich zu allen Metall-Stützlagerdesigns spart. Außerdem ist im Gegensatz zu allen Metall-Lagerdesigns das Kunststoffstück 74, das als einziges Teil mit dem Kugelzapfen 48 in Kontakt ist, nicht korrosionsanfällig.
Unter Bezugnahme auf 8-13 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der Kugelgelenkbaugruppe 122, das ein anderes Stützlager 154 als das erste Ausführungsbeispiel aufweist, im Allgemeinen mit gleichen Bezugszeichen gezeigt, die durch eine vorangestellte ,,1" getrennt sind und entsprechende Teile mit dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel angeben. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist das Verstärkungsstück 176 ein Streifen aus einem Blech, der vor dem Umspritzvorgang in eine ringförmige Form gebogen wird, wodurch die Kunststoff- und Verstärkungsstücke 174, 176 fest aneinander befestigt werden. Somit fehlt dem Verstärkungsstück 176 dieser Ausführungsform eine Bodenwand oder eine Innenwand, ist aber dennoch in der Lage, einer radialen Ausdehnung des Kunststoffstücks 174 zu widerstehen, wenn der Kugelzapfen 148 belastet wird.
Ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Buchsenbaugruppe 22, 122 wie beide von erster und zweiter oben erörterter Ausführungsformen. Unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform schließt das Verfahren die Schritte des Einlegens des Metall-Verstärkungsstücks 76 in eine Form und des Umspritzens des Kunststoffstücks 74 in Eingriff mit dem Verstärkungsstück 76 ein. Das Verfahren wird mit den Schritten des Einlegens des Stützlagers 54, dann des Kugelabschnitts 50, des Kugelzapfens 48, dann des Austrittslagers 58, dann des Flansches 64 der Staubmanschette 62 und dann der Abdeckplatte 68 in die Innenbohrung des Gehäuses 26 durch das offene zweite Ende 34 fortgesetzt, um einen verschiebbaren Kontakt zwischen dem Kugelabschnitt 50 und der gekrümmten ersten Lagerfläche 56 des Stützlagers 54 herzustellen. Das Verfahren schließt ferner den Schritt des Verformens des Gehäuses 26 benachbart des offenen zweiten Endes 34 ein, um das Stützlager 54, den Kugelabschnitt 50 des Kugelzapfens 48, das Austrittslager 54, den Flansch 64 der Staubmanschette 62 und die Abdeckplatte 68 in der Innenbohrung des Gehäuses 26 zu erfassen. Im Falle der zweiten Ausführungsform schließt das Verfahren ferner den Schritt des Biegens eines Metallstreifens in eine Ringform, um das Verstärkungsstück 176 zu bilden, ein.
Es versteht sich, dass sich die Verwendung der Richtungsbegriffe wie „obere“, „untere“, „Boden-“ und „oben“ hierin auf eine bestimmte Ausrichtung der Buchsenbaugruppe in den Figuren bezieht und nicht als diese bestimmte Ausrichtung erfordernd betrachtet wird.
Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der vorstehend beschriebenen Lehren möglich und können innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche anders als ausdrücklich beschrieben ausgeführt werden. Außerdem ist zu verstehen, dass alle Merkmale aller Ansprüche und alle Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, solange sie einander nicht widersprechen.

Claims

Buchsenbaugruppe, umfassend: ein Gehäuse mit einer Innenbohrung, die sich entlang einer zentralen Achse von einem im Allgemeinen geschlossenen ersten Ende zu einem offenen zweiten Ende erstreckt; einen Kugelzapfen einschließlich eines Kugelabschnitts und eines Schaftabschnitts; wobei der Kugelabschnitt in der Innenbohrung des Gehäuses aufgenommen ist und der Schaftabschnitt durch das offene zweite Ende aus der Innenbohrung herausragt; ein Stützlager, das in der Innenbohrung des Gehäuses angeordnet ist und eine gekrümmte Lageroberfläche aufweist, die in Gleitkontakt mit dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens steht; wobei das Stützlager in einer radialen Richtung relativ zu dem Gehäuse beweglich ist; wobei das Stützlager ein Polymerteil einschließt; und das Stützlager ferner ein Verstärkungsstück einschließt, das aus Metall hergestellt ist und mindestens teilweise innerhalb des Polymerstücks eingebettet ist, um einer radialen Ausdehnung des Polymerstücks zu widerstehen.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungsstück im Allgemeinen schalenförmig ist.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 2, wobei das Verstärkungsstück eine ringförmige Außenwand und eine ringförmige Innenwand einschließt, die von der ringförmigen Außenwand radial nach innen beabstandet ist, und wobei das Verstärkungsstück eine Bodenwand einschließt, die sich zwischen der ringförmigen Außenwand und der ringförmigen Innenwand erstreckt.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 3, wobei das Verstärkungsstück eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Rippen einschließt.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 4, wobei die sich radial erstreckenden Rippen von der Innenwand zu der Außenwand erstrecken.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 5, wobei die sich radial erstreckenden Rippen in einer Umfangsrichtung im Allgemeinen gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 3, wobei die Außenwand eine erste axiale Länge aufweist und wobei die Innenwand eine zweite axiale Länge aufweist, die kleiner als die erste axiale Länge ist.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungsstück zylindrisch mit nur einer einzigen Wand geformt ist.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 8, wobei das Verstärkungsstück ein einzelner Streifen ist, der zu einer Ringform gebildet ist.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungsstück aus einem Metallpulver oder gestanztem Stahl hergestellt ist.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei nur das Polymerstück des Stützlagers den Kugelabschnitt des Kugelzapfens berührt und das Verstärkungsstück den Kugelabschnitt des Kugelzapfens nicht berührt.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die gekrümmte Lageroberfläche des Stützlagers eine erste gekrümmte Lageroberfläche ist und wobei die Buchsenbaugruppe ferner ein Austrittslager mit einer zweiten gekrümmten Lageroberfläche einschließt, die in Gleitkontakt mit dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens steht.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 12, wobei das Gehäuse angrenzend an das offene erste Ende verformt ist, um das Stützlager und den Kugelabschnitt des Kugelzapfens und das Austrittslager in der Innenbohrung zu erfassen.
Buchsenbaugruppe nach Anspruch 13, die ferner eine Feder einschließt, welche die zweite gekrümmte Lageroberfläche des Austrittslagers gegen den Kugelabschnitt des Kugelzapfens vorspannt.
Verfahren zur Herstellung einer Buchsenbaugruppe, das folgende Schritte umfasst: Einlegen eines Verstärkungsstücks, das aus Metall hergestellt ist, in eine Form; Umspritzen eines Kunststoffstücks in Eingriff mit dem Verstärkungsstück; Vorbereiten eines Gehäuses mit einer Innenbohrung, die sich entlang einer zentralen Achse von einem im Allgemeinen geschlossenen ersten Ende zu einem offenen zweiten Ende erstreckt; Einführen des Stützlagers in die Innenbohrung des Gehäuses durch das offene zweite Ende und wobei das Stützlager innerhalb der Innenbohrung in einer radialen Richtung relativ zum Gehäuse beweglich ist; und Einführen eines Kugelabschnitts eines Kugelzapfens in die Innenbohrung des Gehäuses durch das offene zweite Ende und Herstellen eines Gleitkontakts zwischen dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens und einer gekrümmten Lageroberfläche des Kunststoffteils des Stützlagers.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verstärkungsstück eine ringförmige Außenwand und eine ringförmige Innenwand und eine Bodenwand, die sich zwischen der ringförmigen Innen- und Außenwand erstreckt, einschließt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Verstärkungsstück ferner eine Vielzahl von Rippen einschließt, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet ist und sich zwischen der ringförmigen Innen- und Außenwand erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner einschließlich des Schritts des Biegens eines Streifens aus Metall in eine Ringform, um das Verstärkungsstück zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Kunststoffstück des Lagers eine erste gekrümmte Lageroberfläche aufweist und das Verfahren ferner den Schritt des Einführens eines Austrittslagers in die Innenbohrung des Gehäuses und des Herstellens eines Gleitkontakts zwischen einer zweiten gekrümmten Lageroberfläche des Austrittslagers und dem Kugelabschnitt des Kugelzapfens einschließt.
Verfahren nach Anspruch 19, das ferner den Schritt des Verformens des Gehäuses angrenzend an das offene zweite Ende einschließt, um das Stützlager sowie den Kugelabschnitt des Kugelzapfens und das Austrittslager in der Innenbohrung zu erfassen.