DE19581613C2 - Lager für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung des Lagers - Google Patents
Lager für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung des LagersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Lager für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung
eines Lagers, wie es bei Aufhängungen bei Kraftfahrzeugen zur Anwendung gelangt.
In einer Vorderradaufhängung sind die Vorderräder an einer entsprechenden Vorderachse
befestigt, die an einem Achsschenkel befestigt ist. Der Achsschenkel ist über Kugelgelenke
mit einem oberen und einem unteren Lenker verbunden. Der obere Lenker und der untere
Lenker sind ihrerseits am Chassis des Kraftfahrzeuges über obere und untere
Regulierbuchsen verbunden. In diesen Lagern wird gummiartiges Material verwendet, und
sie haben einen entscheidenden Einfluß auf Fahrverhalten, Fahrkomfort, Lenkung,
Fahrgeräusch und Vibrationsdämpfung. Diese Buchsen sind torsionsfederartige
Einrichtungen mit beschränkter Schwingungsfähigkeit und mit einer durch sie, d. h. durch
die Buchsen hervorgerufenen, Torsionssteifigkeit. Die Lagerbuchsen umfassen drei
Bauteile: Ein zwischen zwei Metallhülsen zusammengedrücktes Gummielement, wobei das
Gummielement aufgrund eines hohen Kompressionsdruckes gehalten wird oder chemisch
an einer oder an beiden Hülsen gebunden ist, die von Stahlrohren gebildet sind. Das
Gummielement erfüllt gleichzeitig mehrere Funktionen, d. h. es sorgt für eine
Vibrationsdämpfung bzw. Isolierung und läßt eine Drehbewegung zwischen der inneren und
der äußeren Hülse zu, so daß sich Probleme hinsichtlich des Materials und der Konstruktion
ergeben. Daher besteht ein Bedürfnis, ein kostengünstiges Drehzapfenlager mit einer
niedrigen, einstellbaren Torsionssteifigkeit zur Verfügung zu haben, um die üblichen
torsionsfederartigen Gummibuchsenlager zu ersetzen.
Um dieses Erfordernis zu erfüllen, sind bereits zahlreiche Anordnungen kommerziell
vorgeschlagen worden, die auf neuen Prinzipien beruhten, jedoch konnte keine dieser
Anordnungen den Wünschen hinsichtlich Herstellbarkeit, Wirtschaftlichkeit und
einstellbarer niedriger Torsionssteifigkeit bei Drehzapfenlagern so gerecht werden, wie die
oben erwähnten einstellbaren Lenkerlagerbuchsen. Eine niedrige Torsionssteifigkeit
zwischen der inneren Hülse und der äußeren Hülse wird gefordert, um schädliche
Belastungen aufgrund eines festen gummiartigen Elementes zu reduzieren, wenn ein
Abschnitt relativ zu dem anderen Abschnitt gedreht wird, wie das bei Aufhängungen der
Fall ist.
Einige der bekannten Konstruktionen weisen mit Teflon beschichtete Gummibuchsen oder
eine Gummibuchse mit Silikonschmierung auf. Obwohl beide Anordnungen auf einem
Gleidagerprinzip beruhen, erfüllen sie nicht die Anforderungen bzgl. einer niedrigen
Drehreibung und großer Belastbarkeit. Zum Beispiel zeigt Fig. 5 verschiedene
Lagerbuchsen im statischen, nicht-belasteten Zustand. Kurve a zeigt eine schwingungsfähige
Torsionsfederbuchse mit einem Gummiblock zwischen einem inneren und einem äußeren
Rohr, die durch einen hohen Kompressionsdruck miteinander verriegelt sind, wie sie von
dem Anmelder hergestellt wird. Diese Lagerbuchse weist 1,47 Nm/Grad (13 in.-lb./Grad)
parasitäres, d. h. durch das innere und das äußere Rohr hervorgerufenes Drehmoment auf.
Kurve b zeigt die Verhältnisse bei einer schwingungsfähigen dualen Torsionsfeder-
Lagerbuchse, auch Duplex-Buchse genannt, bei der mehrere feste Gummielemente und
Stahlrohre benutzt werden und die ein parasitäres, d. h. durch die Stahlrohre und die
Gummielemente hervorgerufenes Drehmoment von 0,9 Nm/Grad (8 in.-lb./Grad) aufweist.
Kurve c zeigt eine mit Teflon beschichtete Gummibuchse für ein Gleitlager. Diese Buchse
hat ein dynamisches, d. h. vom jeweiligen Winkel unabhängiges Drehmoment von 13,6 Nm
(120 in.-lb.)
Kurve d zeigt die Verhältnisse bei einem anderen Produkt des Anmelders der vorliegenden
Erfindung, bei welchem ein mit Silikon geschmierter Gummi auf einem Stahl- oder
Kunststoffdrehzapfen gleitet. Diese Buchse verkraftet ein dynamisches, d. h. vom jeweiligen
Winkel unabhängiges Drehmoment von 7,9 Nm (70 in.-lb.). Alle oben aufgeführten
Lagerbuchsen haben ein zu hohes dynamisches, vom jeweiligen Winkel unabhängiges
Drehmoment und unterliegen bei bestimmten Kraftfahrzeugaufhängungen, wie bspw. bei
der oben beschriebenen einstellbaren Lenkerlagerbuchse, einem Drehmoment, das einen
Bruch verursachen kann.
Im allgemeinen haben die z. Zt. geläufigen Buchsen eine Bettung mit Gummi, eine
Fettschmierung, oder es trifft Kunststoff auf Metall, wobei der Kunststoff auf die
gewünschten Abmessungen vorgeformt ist und in passende Metallkomponenten eingefügt
wird, wie dies bei gewissen Kugellagern der Fall ist, oder es werden andere Konstruktionen
verwendet. Bei all diesen Lagern muß die Beschaffenheit der Oberfläche hohen
Anforderungen genügen und es sind Schutzmaßnahmen gegen eine Abnutzung zu treffen,
so daß sie relativ teuer sind.
Aus der US 5,080,334 ist ein Lager bekannt, bei dem zwischen einem äußeren rohrförmigen
Element und einem inneren rohrförmigen Element ein Zwischenelement aus
faserverstärktem thermoplastischem Kunststoff gegossen ist. Das Zwischenelement wird
dabei an dem äußeren Element durch Schrumpfen des Kunststoffmaterials festgehalten,
während eine Gleitschicht am inneren Element die Drehbarkeit des äußeren rohrförmigen
Elements und des Zwischenelements gegenüber dem inneren Element sicherstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein preisgünstig herzustellendes Buchsen-Lager
mit einer niedrigen Torsionssteifigkeit zu schaffen, das bei einem Drehmoment von ≦ 3 Nm
(25 in.lb) anspricht, und das relativ hohen Belastungen standhält und eine hohe Lebensdauer
besitzt, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lagers anzugeben.
Diese Aufgabe wird gegenständlich durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Lagers sind in den Unteransprüchen 2
bis 9 gekennzeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des
erfindungsgemäßen Lagers ist durch den Patentanspruch 11 gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Vorderradaufhängung in
einem Kraftfahrzeug;
Fig. 2 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Lagers;
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Abschlusses des Lagers gemäß Fig. 2;
Fig. 4 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Lagers, und
Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine vordere Radaufhängung 10 eines Kraftfahrzeuges für die Befestigung eines
Rades 12 an einem Chassis 14 dargestellt. Die Aufhängung 10 weist einen Achsschenkel 16
auf, an dem eine Achse 18 zur Aufnahme des Rades 12 befestigt ist. Der Achsschenkel 16 ist
an einem oberen Lenker 20 über ein oberes Kugelgelenk 22 sowie an einem unteren Lenker
24 über ein unteres Kugelgelenk 26 befestigt. Mit einer unteren Lenkerbuchse 28 ist der
untere Lenker 24 an dem Chassis 14 drehbar angelenkt. Der obere Lenker 20 ist an dem
Chassis 14 mittels den oberen Lenkerbuchsen 32 und 34 angelenkt.
Die Buchsen 28, 32 und 34 ermöglichen eine Schwenkbewegung der Lenker 20 und 24 um
horizontale Achsen, so daß das Rad 12 sich in Richtung 36 vertikal bewegen kann. Nach
dem Stand der Technik enthalten die Buchsen 28, 32 und 34 ein Gummimaterial, das in
Verbindung mit einer inneren und äußeren Metallhülse verwendet wird, wobei die äußere
Hülse relativ zur inneren Hülse drehbar ist, wie dies im einzelnen in der
Beschreibungseinleitung angegeben ist. Diese Buchsen absorbieren radial-eingeleitete Kräfte
und sorgen für eine Geräusch- und Vibrationsdämpfung zwischen dem Achsschenkel 16 und
dem Chassis 14.
Die in Fig. 2 gezeigte Lageranordnung 38 bildet eine Regulierbuchse für einen Lenker.
Die Lagerung 38 umfaßt ein inneres Rohrelement 40, vorzugsweise aus Stahl, ein äußeres
Rohrelement 42, das aus einem Thermoplast oder Stahl bestehen kann, aber in dieser
Ausführungsform ein Thermoplast ist, ein intermediäres thermoplastisches Rohrelement 44
zwischen dem inneren Rohrelement 40 und dem äußeren Rohrelement 42, sowie ein
äußeres zylindrisches elastomeres bzw. gummiartiges Rohrelement 46. Ein weiteres
Stahlrohr 48 sitzt außen auf dem Element 46. Das am weitesten außen liegende Rohr 48 ist
in einem Preß-Sitz mit einem oberen oder unteren Lenker 20, 24, wie sie bspw. in Fig. 1
dargestellt sind, über eine Bohrung in dem entsprechenden Lenker verbunden. Das innere
Rohrelement 40 ist mit einer durch das Rohrelement verlaufenden Achse verbunden, bei der
es sich bspw. um die Verbindungsstange 50 oder den Bolzen 52 in Fig. 1 handelt, die am
Chassis 14 befestigt sind.
Wenn das Rad 12 sich in Richtung 36 bewegt, drehen sich die Lenker 20 und 24 um die
Achsen des an der Verbindungsstange oder am Bolzen befestigten inneren Rohrelements 40,
wobei sich das äußere Rohrelement 42 um die entsprechende Achse dreht.
In Fig. 2 ist das äußere Rohrelement 42 eine kreisrunde zylindrische Hülse mit einer
konkaven Außenfläche 54. Die Fläche 54 ist im allgemeinen eine kreisförmige
Zylinderfläche mit ringförmigen Rippen 56 an den voneinander entfernten Enden des
Rohrelements 42, so daß sich eine konkave Fläche ergibt. Das gummiartige Element 46 ist
ein kreisringförmiger Zylinder, der auf der Fläche 54 zwischen den Rippen 56 sitzt. Eine
kreisringförmige Rippe 58 ist mit dem Element 42 einstückig ausgebildet, die sich in eine
Bohrung 60 des Elementes 42 erstreckt. Die Bohrung 60 ist ansonsten als kreisförmige
Zylinderfläche ausgebildet.
Das Element 42 besteht vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material; es kann jedoch
bei anderen Anwendungen auch aus Stahl bestehen. Das elastomere bzw. gummiartige
Element 46 wird an dem Element 42 vorzugsweise durch eine hohe Kompression
festgehalten, mit der das Element 46 in axialer Richtung auf das Element 42 innerhalb der
Bohrung des Rohres 48 aufgedrückt wird. Hierzu wird ein Trichterapparat verwendet, wie er
bei der Herstellung anderer bekannter Buchsen verwendet wird. Klebstoffe und andere
Bindemittel können alternativ verwendet werden, um das Element 46 innerhalb der Bohrung
des Rohres 48 auf dem Element 42 zu befestigen.
Das gummiartige Element 46 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Vollkörper. In einer
alternativen Ausführungsform könnte das gummiartige Element Strömungsmittelkammern
aufweisen, um mit dem Strömungsmittel in bekannter Weise eine Dämpfung zu erreichen.
Bei diesen Systemen wird ein hydraulisches Strömungsmittel in den Kammern des
elastomeren Elementes verwendet, um eine weitere Isolation zu erzielen.
Wenn das Element 42 aus Thermoplast hergestellt ist, ist es aus sog. technischen
Kunststoffen gebildet, die eine relativ hohe Festigkeit und einen hohen Schmelzpunkt
aufweisen. Beispielsweise kann das Element 42 ein glasfaserverstärktes Polyetherimidharz
sein, wie es z. B. von General Elektric Company unter dem Namen ULTEM 2300 oder
4000 in bestimmten Qualitäten hergestellt wird. Dieses Harz hat eine relativ hohe
Druckfestigkeit von bspw. 3,8 N/mm2, und eine hohe Glasübergangstemperatur Tg von ca.
215°C, eine hohe Wärmebiegetemperatur (heat deflection temperature) von ca. 200°C bei
1,8 N/mm2 und einen niedrigen Reibungskoeffizienten (0,25 auf Stahl) mit einer
Schmelztemperatur von etwa 370-425°C. Diese Eigenschaften sind aus den nachstehend
erläuterten Gründen wichtig.
Bei Hochdruck-, Hochgeschwindigkeit- oder kombinierten Hochdruck- und
Hochgeschwindigkeit-Anwendungen kann das Element 42 ein Material mit höherer
Wärmeleitfähigkeit, d. h. bspw. rostfreien Stahl, umfassen. Bei dem Metallelement sind
Wanddickenänderungen bei Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen gering.
Außerdem erleichtert es den Einbau vor Ort aufgrund der besseren Bedingungen den Preß-
Sitz betreffend. Die besondere Ausgestaltung der Innenbohrung 60 hängt von der
gewünschten Anwendung ab. Bspw. verschafft die Rippe 58 eine axiale Stoßkoppelung mit
dem Element 44. In anderen Anwendungsfällen, wo keine axialen Stoßkräfte wirken, kann
die Rippe 58 weggelassen werden, oder es können weitere Rippen vorgesehen werden, wie
dies im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach Fig. 4 noch erläutert wird.
Entsprechend den verschiedenen Anwendungen können auch andere Verbindungsflächen
zum Einsatz kommen, wie Kerbverzahnungen oder sonstige Vorsprünge.
Das Zwischenelement 44 ist jeweils für den gewünschten Anwendungszweck ausgebildet,
um die erforderlichen Eigenschaften für die Lagerbuchse 38 zu erhalten. Das
Zwischenelement 44 ist vorzugsweise ein kreiszylindrisches Rohr und wird in situ zwischen
dem äußeren Element 42 und dem inneren Element 40 geformt. Diese Formgebung
verschafft dem Element 44 die genau passenden Abmessungen bzgl. den Elementen 40 und
42, die für eine gewünschte Konstruktion 38 mit bestimmten Charakteristiken und
Eigenschaften benötigt werden.
Das Element 44 ist vorzugsweise aus Acetalharz mit einer Schmelztemperatur von ca.
200°C (400°F) geformt, die wesentlich unter der Schmelztemperatur des Polyetherimid von
ca. 425°C (800°F) liegt. Dieser Temperaturunterschied ist von großer Bedeutung, weil die
niedrigere Temperatur hinreichend niedriger ist, so daß keine Verschmelzung zwischen den
beiden Kunststoffen auftritt, wenn das thermoplastische, geschmolzene Acetalharz in den
Bereich zwischen den beiden Elementen 40 und 42 gespritzt wird. Acetalharz hat noch
andere wünschenswerte Eigenschaften, wie Kompatibilität in der Reibung mit
Polyetherimid, niedrige Feuchtigkeitsadsorption und relativ hohe Kompressionsfestigkeit.
Die dynamischen und statischen Reibungskoeffizienten sind dieselben und könnten durch
Zumischung von Schmiermitteln, wie Silikon oder Teflon, in das Material reduziert werden.
Andere thermoplastische Materialien wie Polycarbonate und Polyester können im Falle
hoher Belastungen und Oszillationen mit niedriger Geschwindigkeit angewendet werden.
Andere signifikante Faktoren bei der Auswahl der Materialien sind der thermische
Schrumpfkoeffizient und die Zugfestigkeit. Der thermische Schrumpfkoeffizient muß einen
solchen Wert haben, bei dem das Element 44 in ausreichender Weise schrumpft, so daß eine
hinreichende Kompressionskraft auf das innere Element 40 ausgeübt wird, um eine sichere
Befestigung auf dem Element 40 zu erreichen. Jedoch darf die Schrumpfung des Elementes
44 nicht so groß sein, daß die Zugfestigkeit des Materials überschritten wird. Übermäßige
Schrumpfung und niedrige Dehnfestigkeit können Risse verursachen, die den Zweck der
Konstruktion zunichte machen.
Um das Festhalten des Elementes 44 auf dem Innenelement 40 zu verbessern, wird das
Element 40 vorzugsweise mit einem Paar ringförmiger Nuten ausgebildet, die in der
Ausführungsform gemäß Fig. 2 dreiecksförmig sind. Das Zwischenelement 44 wird
automatisch mit passenden Rippen 64 ausgebildet, wenn es auf das Element 40 gegossen
wird. Ebenso wird das Zwischenelement 44 beim Formen in situ automatisch mit einer
ringförmigen Ausnehmung 66 ausgebildet, die ein Spiegelbild der ringförmigen Rippe 58 in
der Innenbohrung 60 des Elementes 42 ist. Klebstoffe und andere Bindemittel werden nicht
verwendet, um das Zwischenelement 44 auf dem inneren Rohrelement 40 in einer
verriegelnden Weise festzuhalten.
Diese Blockung reicht aus, so daß jegliches relative Drehmoment zwischen dem äußeren
Element 42 und dem inneren Element 40 ergibt, daß sich das Zwischenelement 44
zusammen mit dem inneren Element 40 wie ein einstückiges Teil dreht. Im Gegensatz
hierzu schrumpft das Zwischenelement 44 in bezug auf den Durchmesser der Innenbohrung
60 des äußeren Elementes 42, so daß sich dazwischen ein in Drehrichtung wirksamer
Gleitsitz ergibt, wenn dasselbe relative Drehmoment ausgeübt wird. Dies ist wichtig, weil
das relative Drehmoment durch Auswahl der Schrumpfungscharakteristiken des Materials
des Zwischenelementes 44 und durch den Druck während des Spritzvorgangs auf einen
gewünschten Wert eingestellt werden kann, so daß die gewünschte Relation hinsichtlich
den Abmessungen und Belastungen zwischen den Elementen 42 und 44 bewirkt wird.
Um die gewünschte Lagerfunktion zwischen den Elementen 44 und 42 sicherzustellen, bei
denen ein äußeres gummiartiges Element 46 in komprimierter Weise auf dem Element 42
befestigt ist, muß die Umfangsfestigkeit des äußeren Elementes 42 dem vom
zusammengedrückten gummiartigen Element 46 ausgeübten Kompressionsdruck
standhalten. Polyetherimidharz besitzt solche Fähigkeiten. Wenn ein höherer, als von dem
Harz auszuhaltende Druck angewendet wird, würde das Element 42 als Rohr aus rostfreiem
Stahl gebildet.
Die Anordnung 38 weist zwei Abschlüsse 68 auf. Nach Fig. 3 weist der jeweilige Abschluß
68 einen kreisförmigen Ringabschnitt 69 und einen äußeren Flügelabschnitt 72 auf, die aus
thermoplastischem Material einstückig geformt sind. Der Abschluß 68 wird auf das jeweilige
Erde der Anordnung 38 gemäß Fig. 2 zwischen dem Element 42 und dem Element 40 mit
einem Preßsitz eingesetzt, wobei es sich dann wie das Zwischenelement 44 erstreckt.
Das äußere Element 42 und das innere Element 40 werden jeweils getrennt ausgebildet.
Diese Elemente werden dann in der gewünschten Konfiguration in einem thermoplastischen
Spritzapparat zusammengefügt. Eine (nicht-gezeigte) Hülse wird dann auf die soweit
beschriebene Anordnung anstelle einer der Abschlüsse 68 aufgesetzt, um die Länge des
Zwischenelementes 44 festzulegen. Dann wird mit Hilfe herkömmlicher Spritztechniken das
Zwischenelement 44 durch Einspritzen thermoplastischen Materials in den Raum zwischen
dem äußeren und dem inneren Element 42 und 44 geformt. Das auf diese Weise gebildete
Zwischenelement 44 stimmt dann mit den angrenzenden Flächen überein. Die relative
Kühltemperatur für den zur Bildung des Zwischenelementes 44 verwendeten geschmolzenen
Kunststoff ist derart, daß das äußere Element 42 nicht erweicht oder schmilzt, sondern fest
bleibt.
Die Rippen 58 und 64 werden gleichzeitig in den entsprechenden Ausnehmungen
ausgebildet. Durch Schrumpfung des Zwischenelementes 44 wird aufgrund der hierbei
auftretenden Kompression eine Blockierung bzw. Verriegelung mit dem inneren Element 40
erreicht. Aufgrund dieser Schrumpfung wird der Außendurchmesser des Zwischenelementes
44 etwas reduziert, so daß zwischen diesen angrenzenden Flächen eine gewisse
Gleitlagerung erzielt wird. Durch Steuerung der Schrumpfung wird das relative
Drehmoment, das aufgebracht werden muß, um das äußere Element 42 um das
Zwischenelement 44 zu drehen, in Übereinstimmung mit dem für das Zwischenelement 44
vorgegebenen Material eingestellt, wobei das ausgewählte Material die Schrumpfung in
bekannter Weise beeinflußt.
In Fig. 5 ist das Drehmoment der Anordnung 38 im Vergleich zu bekannten Buchsen
dargestellt. Kurve e zeigt das dynamische, d. h. vom jeweiligen Winkel unabhängige
Drehmoment der erfindungsgemäßen Anordnung 38, das signifikant niedriger als das
bekannter Buchsen der eingangs genannten Art ist, welche durch die Kurven
a-d dargestellt sind. Kurve e zeigt ein dynamisches, d. h. vom jeweiligen Winkel
unabhängiges Drehmomentvon etwa 1,7 Nm (15 in.-lb). Das ist signifikant niedriger als das
der anderen bekannten, in der Beschreibungseinleitung beschriebenen Anordnungen gemäß
den Kurven a-d. Im Ergebnis wird ein relativ, d. h. vernachlässigbar kleines, Drehmoment
auf das gummiartige Element 46 ausgeübt. Das im Element 46 auftretende Drehmoment
wird also möglichst klein gehalten, wenn sich das Element 40 relativ zum Element 42 dreht.
Es können deutlich unterschiedliche Drehmomente zwischen dem Element 40 und dem
Element 42 beim Spritzgießen des Elementes 44 aufgrund der diametralen
Umfangselastizität des Elementes 42, was Kompression oder Zug anbelangt, eingestellt
werden. D. h., daß durch unterschiedliche Drücke beim Spritzgießen die Kompression oder
Spannung des Elementes 42 auf gewünschte Werte eingestellt werden kann, um die Größe
des relativen Drehmoments zwischen den benachbarten Elementen festzulegen. Die
Auswahl des Drehmomentes kann auch durch die Auswahl verschiedener Materialien
beeinflußt werden, die die gewünschten Eigenschaften haben.
Während die hier beschriebene Lageranordnung vorzugsweise für kraftfahrttechnische
Aufhängungen benutzt wird, kann die die Elemente 40, 42 und 44 enthaltende Einheit auch
für andere Lagerzwecke angewendet werden, bei denen Schwingungen oder
Drehbewegungen von mittlerem Ausmaß eine Rolle spielen.
Die Rippe 58 und die Ausnehmung 66 sorgen für eine axiale Stoßfestigkeit in den Fällen, bei
denen eine axiale Druckbelastung auftritt. Falls axiale Druckbelastungen keine Rolle
spielen, können die Rippe 58 und die Ausnehmung 66 weggelassen werden. Die Rippen 62
und Nuten 64 dienen zur Verstärkung der Verriegelungswirkung zwischen dem inneren
Element 40 und dem aus Kunststoff geformten Zwischenelement 44.
In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform 70 gezeigt. Die Anordnung 70 weist eine
kreiszylindrische Metallhülse 73, ein gummiartiges zylindrisches Element 74, ein äußeres
Metallrohrelement 76, ein inneres Metallrohrelement 78 und ein thermoplastisches
rohrförmiges Zwischenelement 80 auf. Das Element 80 ist in ähnlicher Weise ausgebildet
wie das Element 44 in Fig. 2. Der Unterschied besteht darin, daß im Element 80 zwei
parallele, voneinander beabstandete ringförmige Ausnehmungen 82 und dazu zwei passende
ringförmige Rippen 84 am äußeren Rohrelement 76 ausgebildet sind. Die Rippen 84 und
Ausnehmungen 82 erhöhen den Widerstand gegenüber axialen Stößen zwischen den
Elementen 76 und 78. Ein weiterer Unterschied ist darin zu sehen, daß das äußere Element
76 aus Stahl besteht während das äußere Element 42 gemäß Fig. 2 aus Kunststoff besteht.
Ein thermoplastisches Element 80 wird, wie zuvor in Verbindung mit der Ausführung nach
Fig. 2 beschrieben, durch Einspritzen von Kunststoff zwischen dem äußeren und dem
inneren Element 76 und 78 gebildet.
In einer weiteren Ausführungsform können die Elemente zueinander passende Kugelflächen
anstelle rohrförmiger zylindrischer Flächen aufweisen. Ebenso müssen die Flächen nicht
ringförmig sein, sondern können auch Abschnitte eines Zylinders oder einer Kugel
darstellen. Der bedeutsame Aspekt ist darin zu sehen, daß das dazwischenliegende
Lagerelement in situ zwischen dem äußeren Element und dem inneren Element ausgeformt
wird, um die gewünschten Charakteristiken der Anordnung zu erzielen. Bei bestimmten
Anwendungen kann auf das gummiartige Element verzichtet werden, so daß die passenden
Abstützungen direkt an dem inneren Rohrelement 40 (Fig. 2) und an dem äußeren
Element 42 befestigt sein können.
Claims (11)
1. Lager mit:
einem äußeren rohrförmigen Element (42) mit einer zylindrischen Innenfläche, die eine Bohrung mit einem ersten Durchmesser umfaßt und eine erste Schmelztemperatur aufweist;
einem inneren rohrförmigen Element (40) mit einer äußeren zylindrischen Fläche mit einem Aussendurchmesser, der kleiner ist als der erste Durchmesser, wobei das innere rohrförmige Element (40) innerhalb der Bohrung des äußeren Elementes (42) angeordnet ist; und
einem aus thermoplastischen Material ausgebildeten rohrförmigen Zwischenelement (44), das in situ zwischen dem inneren rohrförmigen Element und dem äußeren rohrförmigen Element gespritzt ist, wobei das Zwischenelement (44) eine zweite, niedrigere Schmelztemperatur im Vergleich zur ersten Temperatur hat und mit dem inneren Element (40) im Schrumpfsitz derart verbunden ist, so daß das innere Element (40) und das Zwischenelement (44) sich gemeinsam drehen, wenn ein Drehmoment zwischen dem inneren Element (40) und dem äußeren Element (42) ausgeübt wird, wobei das Zwischenelement (44) und das äußere Element (42) jeweils als Lagerzapfen und Lager beim Auftreten des Drehmomentes wirken.
einem äußeren rohrförmigen Element (42) mit einer zylindrischen Innenfläche, die eine Bohrung mit einem ersten Durchmesser umfaßt und eine erste Schmelztemperatur aufweist;
einem inneren rohrförmigen Element (40) mit einer äußeren zylindrischen Fläche mit einem Aussendurchmesser, der kleiner ist als der erste Durchmesser, wobei das innere rohrförmige Element (40) innerhalb der Bohrung des äußeren Elementes (42) angeordnet ist; und
einem aus thermoplastischen Material ausgebildeten rohrförmigen Zwischenelement (44), das in situ zwischen dem inneren rohrförmigen Element und dem äußeren rohrförmigen Element gespritzt ist, wobei das Zwischenelement (44) eine zweite, niedrigere Schmelztemperatur im Vergleich zur ersten Temperatur hat und mit dem inneren Element (40) im Schrumpfsitz derart verbunden ist, so daß das innere Element (40) und das Zwischenelement (44) sich gemeinsam drehen, wenn ein Drehmoment zwischen dem inneren Element (40) und dem äußeren Element (42) ausgeübt wird, wobei das Zwischenelement (44) und das äußere Element (42) jeweils als Lagerzapfen und Lager beim Auftreten des Drehmomentes wirken.
2. Lager nach Anspruch 1, wobei ein Druckabstützring (58) an dem Zwischenelement
(44) oder dem äußeren Element (42) befestigt ist, der mit einer passenden
Ausnehmung (66) in dem jeweils anderen Element in Eingriff kommt, so daß axiale
Druckbelastungen zwischen dem Zwischenelement (44) und dem äußeren Element
(42) aufgenommen werden.
3. Lager nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Vorsprung (64) auf dem
Zwischenelement (44) oder dem inneren Element (40) vorgesehen ist, der mit einer
Ausnehmung (62) im jeweils anderen Element in Eingriff kommt, so daß das
Zwischenelement und das innere Element stärker miteinander verriegelt werden.
4. Lager nach Anspruch 3, wobei die Ausformung des Vorsprungs die Ausbildung einer
ringförmigen Rippe umfaßt.
5. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das äußere Rohrelement
(42) aus einem ersten thermoplastischen Material mit einer ersten Schmelztemperatur
und das Zwischenelement (44) aus einem zweiten, vom ersten thermoplastischen
Material unterschiedlichen thermoplastischen Material mit einer niedrigeren
Schmelztemperatur als die erste Schmelztemperatur gebildet werden, so daß beim
Spritzen des Zwischenelements das äußere Element nicht aufgeschmolzen oder
erweicht wird.
6. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Vorsprung
(64) auf einer der gegenüberliegenden Flächen des inneren rohrförmigen Elements
(40) oder des rohrförmigen Zwischenelements (44) und mindestens eine dazu
passende Ausnehmung (62), in die der Vorsprung von dem gegenüberliegenden
Element greift, auf dem inneren rohrförmigen Element bzw. dem rohrförmigen
Zwischenelement, ausgebildet ist.
7. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Vorsprung
(58) auf einer der gegenüberliegenden Flächen des äußeren rohrförmigen Elements
(42) oder des rohrförmigen Zwischenelements (44) und mindestens eine passende
Ausnehmung (66), in die der Vorsprung (58) greift, auf der jeweils
gegenüberliegenden Fläche des anderen rohrförmigen Elements (44, 42) ausgebildet
ist.
8. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das rohrförmige
Zwischenelement (44) einen äußeren Durchmesser aufweist, der von dem ersten
Durchmesser verschieden ist, so daß sich bei einer Drehung des Zwischenelementes
(44) relativ zum äußeren Element (42) eine Abhängigkeit von einem vorgegebenen
Drehmoment ergibt.
9. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das innere rohrförmige
Element (78) und das äußere rohrförmige Element (76) aus Metall bestehen.
10. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner ein gummiartiges
Element (46, 74) mit einer Bohrung ausgebildet ist, das äußere rohrförmige Element
(42, 76) in der Bohrung des gummiartigen Elements angeordnet und das gummiartige
Element (46, 74) in der Bohrung eines äußeren Metallrohrs (48, 72) angeordnet ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Lagers nach einem der vorhergehenden Ansprüche
mit folgenden Verfahrensschritten:
Ausbildung eines äußeren rohrförmigen Elements (42, 76) mit einer zylindrischen Innenfläche, welche eine Bohrung mit einem ersten Durchmesser aufweist;
Ausbildung eines inneren rohrförmigen Elements (40, 78) mit einer zylindrischen Außenfläche mit einem Außendurchmesser, der kleiner ist, als der erste Durchmesser;
Einsetzen des inneren rohrförmigen Elements (40, 78) in die Bohrung des äußeren Elements (42, 76); und
Ausbildung eines rohrförmigen Zwischenelements (44, 80) aus thermoplastischem Kunststoff, indem das thermoplastische Kunststoffmaterial in situ zwischen das innere rohrförmige Element (40, 78) und das äußere rohrförmige Element (42, 76) gegossen wird, wo es in verriegelnder Weise an dem inneren Element (40, 78) durch Schrumpfung festgehalten wird, so daß das innere Element (40, 78) und das Zwischenelement (44, 80) sich gemeinsam drehen, wenn ein Drehmoment zwischen dem inneren Element (40, 78) und dem äußeren Element (42, 76) ausgeübt wird, wobei das Zwischenelement (44, 80) und das äußere Element (42, 76) jeweils als Lagerzapfen und Lagerbüchse beim Auftreten des Drehmomentes wirken.
Ausbildung eines äußeren rohrförmigen Elements (42, 76) mit einer zylindrischen Innenfläche, welche eine Bohrung mit einem ersten Durchmesser aufweist;
Ausbildung eines inneren rohrförmigen Elements (40, 78) mit einer zylindrischen Außenfläche mit einem Außendurchmesser, der kleiner ist, als der erste Durchmesser;
Einsetzen des inneren rohrförmigen Elements (40, 78) in die Bohrung des äußeren Elements (42, 76); und
Ausbildung eines rohrförmigen Zwischenelements (44, 80) aus thermoplastischem Kunststoff, indem das thermoplastische Kunststoffmaterial in situ zwischen das innere rohrförmige Element (40, 78) und das äußere rohrförmige Element (42, 76) gegossen wird, wo es in verriegelnder Weise an dem inneren Element (40, 78) durch Schrumpfung festgehalten wird, so daß das innere Element (40, 78) und das Zwischenelement (44, 80) sich gemeinsam drehen, wenn ein Drehmoment zwischen dem inneren Element (40, 78) und dem äußeren Element (42, 76) ausgeübt wird, wobei das Zwischenelement (44, 80) und das äußere Element (42, 76) jeweils als Lagerzapfen und Lagerbüchse beim Auftreten des Drehmomentes wirken.
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