DE19581613C2 - Lager für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung des Lagers - Google Patents

Lager für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung des Lagers

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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.
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.
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