DE3827947A1 - Lagerbuchse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerbuchse mit einem aus einem gummiartigen Material bestehenden, in Form eines Hohlzylinders ausgebildeten Lagerkörper.

Lagerbuchsen der o.g. Art werden insbesondere im Be­ reich der Kraftfahrzeugtechnik für vielfältige Verwen­ dungszwecke eingesetzt, beispielsweise zur Lagerung von Drehstabilisatoren, Stoßdämpfern oder ähnlichen Bauteilen im Bereich der Radaufhängung. Die Lagerbuchse muß dabei aus einem gummiartigen Material bestehen, um geringfügige Relativbewegungen oder Versetzungen der miteinander zu verbindenden Bauelemente ausgleichen zu können. Da insbesondere im Bereich der Achs- oder Radaufhängung von Kraftfahrzeugen komplexe Bewegungen möglich sind, ist es erforderlich, daß die Lagerbuchse Relativbewegungen in verschiedensten Richtungen ermög­ licht.

Übliche Lagerbuchsen sind in Form eines Hohlzylinders ausgebildet, welcher in ein Lagerauge oder eine Ausneh­ mung eines Bauteils eingebracht wird, während die Befe­ stigung dieses Bauteils mittels eines Bolzens erfolgt, welcher durch die Ausnehmung des Hohlzylinders durch­ geführt wird. Um eine sichere und spielfreie Lagerung zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß die Lager­ buchse fest in dem Auge oder der Ausnehmung des einen Bauteils sitzt und daß der Bolzen, welcher durch den Lagerkörper der Lagerbuchse durchgeführt wird, spiel­ frei in der Ausnehmung des Hohlzylinders aufgenommen ist. Da zwischen den Bolzen und dem Bauteil, in welches die Lagerbuchse eingeführt ist, eine, wenn auch gerin­ ge, Relativbewegung auftritt und da der Lagerkörper der Lagerbuchse mit einem Preßsitz in dem Lagerauge oder der Ausnehmung des einen Bauteils angeordnet ist, führt diese Relativbewegung auch zu einer Relativbe­ wegung zwischen den Bolzen und der Innenfläche des Hohlzylinders. Dies führt nach einiger Zeit zu einem Verschleiß der Innenfläche des Lagerkörpers und zu einem geringfügigen Spiel zwischen den Bolzen und dem Lagerkörper. Als Folge davon treten, bedingt durch das gummiartige Material der Lagerbuchse, Schwingungen auf, welche sich als Quietschen oder Knarren bemerk­ bar machen. Dies ist insbesondere im Automobilbau un­ erwünscht, da zum einen eine erhebliche Belästigung der Insassen hervorgerufen wird und da zum anderen derartige Geräusche vielfach eine größere Beschädigung vortäuschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lager­ buchse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher Herstellbarkeit eine hohe Lebensdauer und einen geringen Verschleiß aufweist und insbesondere die Entstehung von Geräuschen verhindert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Innenfläche des Lagerkörpers mit einer Faserschicht ausgekleidet ist, welche aus einer Mischung aus ersten Fasern aus einem Material mit einem niedrigen Reibungs­ koeffizienten und mit dem Material des Lagerkörpers gut verbindbaren zweiten Fasern besteht.

Die erfindungsgemäße Lagerbuchse zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Durch die Ausklei­ dung der Innenfläche des Lagerkörpers mit der Faser­ schicht ist es möglich, eine definierte Oberflächenbe­ schaffenheit zu erzeugen, welche in ihrer Struktur und ihrer Materialauswahl eine besonders günstige Paa­ rung zu dem Material des Bolzens ermöglicht. Es ist somit möglich, beispielsweise die Oberflächenbeschaf­ fenheit oder Rauhtiefe des Bolzens entsprechend zu berücksichtigen und somit die Wechselwirkung zwischen der Innenfläche des Lagerkörpers und des Bolzens hin­ sichtlich des Reibungsverhaltens zu optimieren. Durch die erfindungsgemäße Faserschicht ist es möglich, den Kontaktbereich zwischen den Bolzen und der Innenfläche des Lagerkörpers so auszubilden, daß der Lagerkörper einen geringen Reibungskoeffizienten gegenüber dem Material des Bolzens aufweist. Dies erweist sich als besonders vorteilhaft, da es, bedingt durch die gerin­ gen Relativbewegungen zwischen den beiden durch die Lagerbuchse miteinander zu verbindenden Bauteilen nicht möglich ist, zusätzliche Schmierstoffe einzubringen. Weiterhin ist es vielfach nicht möglich, in Verbindung mit einem gummiartigen Material Öle oder Fette als Schmierstoffe zu verwenden, da diese die chemischen Eigenschaften des gummiartigen Materials verändern und dieses auflösen können. Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten durch die Aufbringung der Faser­ schicht überwunden.

Die zweiten Fasern, welche die Faserschicht bilden, sind in ihrem Material so ausgewählt, daß eine gute und dauerhafte Verbindung zu dem Material des Lagerkör­ pers sichergestellt ist. Bei der erfindungsgemäßen Lagerbuchse treten somit auch nach einer erheblichen Zahl von Lastwechsel oder Relativbewegungen keine Ab­ löseerscheinungen auf, welche zu einer Zerstörung der Lagerbuchse oder zu einem Funktionsausfall führen könn­ ten.

Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse ist es weiterhin möglich, auch Bolzen zu verwenden, welche einen geringfügig kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser aufweisen. Da zwischen dem Lagerkörper und dem Bolzen sehr günstige Reibungsver­ hältnisse vorliegen, besteht nicht die Gefahr einer Beschädigung der Lagerbuchse.

Um besonders günstige Reibungsverhältnisse zwischen der Innenfläche des Lagerkörpers und dem Bolzen sicher­ zustellen, sind die ersten Fasern bevorzugterweise aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) gefertigt. Diese Ma­ terialauswahl gewährleistet einen sehr niedrigen Rei­ bungskoeffizienten.

Die zweiten Fasern können aus Polyamid oder Polyester gefertigt sein, beide Werkstoffe gewährleisten eine gute Verbindung mit dem Material des Lagerkörpers, welches bevorzugterweise aus Naturkautschuk oder einer Mischung aus Naturkautschuk und Styrolbutadienkautschuk besteht. Erfindungsgemäß ist somit sichergestellt, daß die Faserschicht fest an dem Material des Lager­ körpers haftet.

Da die Faserschicht aus einer Mischung aus den ersten und den zweiten Fasern besteht, kann ein besonders gleichmäßiger Verbund aus guthaftenden und gutgleiten­ den Fasern erzeugt werden.

Erfindungsgemäß kann es sich weiterhin als besonders günstig erweisen, wenn die Faserschicht in Form eines zweischichtigen Gewirks aus Fäden ausgebildet ist. Das Gewirk kann beispielsweise mittels eines Strick­ verfahrens hergestellt sein. Bei der Ausgestaltung als zweischichtiges Gewirk ist es möglich, auf beson­ ders einfacher Weise die zweiten Fasern an der Innenflä­ che des Lagerkörpers anzuordnen, während die ersten Fasern der zentrischen Ausnehmung des Lagerkörpers zugewandt sind. Trotz einer dichten und innigen Verbin­ dung zwischen den beiden Fasern oder Fasersorten ist es somit möglich, ein Gewirk oder eine Faserschicht herzustellen, welche auf der einen Seite gut gleitende und auf der anderen Seite gut haftende Eigenschaften aufweisen.

Die Ausbildung der Faserschicht in Form eines Gewirks hat weiterhin den Vorteil, daß, im Gegensatz zu einem Gewebe, die Berührungspunkte zwischen den einzelnen Fasern und einem Bolzen nicht in einem bevorzugten Bewegungsmuster kommen, d.h. nicht in einer bevorzugten Bewegungsrichtung angeordnet sind, welche möglicherwei­ se zu einer erhöhten Reibung führen könnten.

Erfindungsgemäß kann es sich weiterhin als günstig erweisen, wenn das Gewirk etwa 7 Maschen pro Zentimeter und etwa 10 Umläufe pro Zentimeter aufweist. Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß diese Zahlen­ angaben nur einen ungefähren Anhaltspunkt geben können. So ist es beispielsweise auch möglich, die Maschenan­ zahl pro Längeneinheit in einem engeren Toleranzbereich festzulegen, beispielsweise in einem Toleranzbereich von 6,7 ± 0,8 Maschen pro Zentimeter. Auch die Umläu­ fe des Gewirks pro Längeneinheit können in einem enge­ ren Bereich, beispielsweise 9,8 ± 1,2 Umläufe pro Zentimeter festgelegt werden.

Auch die Wanddicke ist den jeweiligen Erfordernissen anzupassen, bei einer handelsüblichen Abmessung der Lagerbuchse kann es sich als vorteilhaft erweisen, eine Wanddicke von etwa 1 mm vorzusehen.

In einer weiteren, besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist das Mengenverhältnis von den ersten zu den zweiten Fasern bzw. von den ersten zu den zwei­ ten Fäden etwa 27:73. Es ist somit etwa eine dreifache Menge an ersten Fasern mit einem guten Reibungskoeffi­ zienten vorgesehen, welche mittels der verbleibenden Menge zweiter Fasern an dem Material der Lagerbuchse verankert sind.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse wird üblicherweise ein Spritzgußverfahren angewandt. Um die Faserschicht bzw. das Gewirk während des Spritz­ gußvorganges fest mit dem Material des Lagerkörpers zu verbinden, wird das Gewirk bevorzugterweise auf den zur Erzeugung der Ausnehmung des Lagerkörpers vor­ gesehenen Dorn oder Kern aufgebracht, bevor der Spritz­ gußvorgang durchgeführt wird. Um die Aufbringung der Faserschicht oder des Gewirks zu erleichtern, wird dieses bevorzugterweise schlauchförmig ausgebildet, so daß es möglich ist, diesen Schlauch über den Dorn zu schieben. Dabei erweist es sich weiterhin als gün­ stig, wenn die schlauchförmige Faserschicht mit einer Vorspannung auf den Dorn aufgebracht wird, d.h. während des Spritzvorganges eng an diesem anliegt.

Um die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Lager­ buchse zu senken, kann es sich als günstig erweisen, unter Verwendung eines längeren Dorns und einer entspre­ chend ausgebildeten Kokille gleichzeitig mehrere Lager­ buchsen auszuformen, welche jeweils an ihrem stirnsei­ tigen Bereich miteinander verbunden sind und anschließend abgetrennt werden.

Die erfindungsgemäße Lagerbuchse erweist sich insbeson­ dere im Automobilbau als besonders vorteilhaft, da auch bei einer hohen Anzahl an Lastwechsel und bei einer sehr langen Verwendungsdauer keine Verschleiß­ erscheinungen im Bereich der Ausnehmung der Lagerbuchse auftreten, so daß insbesondere auch die Erzeugung von Schwingungen und Geräusche vermieden wird.

Um den Anforderungen bei der Verwendung im Zusammenhang mit einem Kraftfahrzeug gerecht zu werden, kann es sich erfindungsgemäß weiterhin als günstig erweisen, die Fäden oder Fasern mit dem niedrigen Reibungskoeffi­ zienten, d.h. die ersten Fasern in Form eines multifila­ ment-Garns mit 1 200 Denier (=0,05 g) auszubilden. Die zweiten Fasern oder die zweiten Fäden können eben­ falls in Form eines Multifilaments mit 440 Denier aus­ gestaltet sein. In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, daß die ersten Fasern in Form eines Multifilaments mit 400 Denier und 60 Filamenten oder Fasern ausgebildet sind, wobei als Material ein Teflongarn oder ein Garn aus TFE+Fluorocarbon ausgewählt werden kann. Die zweiten Fasern können bei diesem Ausführungsbeispiel in Form eines Multifilaments mit 1 600 Denier und 230 Filamen­ ten ausgebildet sein und aus texturiertem Polyester bestehen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung be­ schrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Lagerbuchse und

Fig. 2 eine Seitenansicht mehrerer halbfertiger Lager­ buchsen.

Die in Fig. 1 dargestellte Lagerbuchse weist einen Lagerkörper 1 auf, welcher im wesentlichen in Form eines Hohlzylinders ausgebildet ist. Der Lagerkörper ist somit mit einer zentrischen Ausnehmung 4 versehen, durch welche ein nichtdargestellter Bolzen durchführbar ist. Weiterhin weist der Lagerkörper eine zylindrische Außenfläche 5 auf, welche in ein ebenfalls nicht darge­ stelltes Lagerauge oder eine Ausnehmung eines zu lagern­ den Bauteils einsteckbar oder einpreßbar ist. Um ein Abrutschen der Außenfläche 5 bzw. des Lagerkörpers von dem jeweiligen Bauelement zu verhindern, ist an den Randbereichen der Außerfläche jeweils eine Ring­ wulst 6 vorgesehen.

Die Abmessungen und Ausgestaltungen des Lagerkörpers 1, der Außerfläche 5 und der Ringwülste 6, sowie der Durch­ messer, welche für die Durchführung des Bolzens durch die Ausnehmung 4 erforderlich ist, sind üblicherwei­ se den jeweiligen Anwendungsbedingungen angepaßt.

An der Innenfläche 2 des Lagerkörpers 1 ist erfindungs­ gemäß eine Faserschicht 3 angeordnet, welche aus einem Gemisch erster und zweiter Fasern aufgebaut ist. Die ersten Fasern weisen einen guten Reibungskoeffizienten bezüglich des Materials des zu verwendenden Bolzens auf, während die zweiten Fasern gute Verbindungs- oder Haftungseigenschaften zu dem Material des Lagerkör­ pers 1 aufweisen.

In Fig. 1 ist die Faserschicht 3 zur besseren Darstel­ lung stark vergrößert abgebildet worden. Üblicherweise weist die Faserschicht eine Dicke von etwa 1 mm auf.

Die Faserschicht 3 wird in bevorzugter Weise während der Herstellung des Lagerkörpers 1 mit diesem verbun­ den, beispielsweise unter Verwendung eines Spritzgieß­ vorganges, wobei die Faserschicht 3 von dem Material des Lagerkörpers 1 umspritzt wird.

In Fig. 2 ist ein Zwischenprodukt dargestellt, welches mehrere Lagerkörper 1 umfaßt, die an ihren stirnseiti­ gen Flächen miteinander verbunden sind. Zur Vereinfa­ chung des Herstellungsvorganges und um möglichst ratio­ nell fertigen zu können, wird die Faserschicht 3, wel­ che, wie bereits erwähnt, bevorzugterweise in Form eines Gewirks ausgebildet ist, schlauchartig ausgestal­ tet, so daß diese über einen nicht dargestellten Dorn einer Spritzgießeinrichtung ziehbar ist. Dabei ist es günstig, mehrere Lagerbuchsen nebeneinander auszu­ bilden, so wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Nach Been­ digung des Spritzgießvorganges und einer möglicherwei­ se nachfolgenden Vulkanisierung und/oder Aushärtung des Materials der Lagerkörper werden diese üblicherwei­ se auseinandergeschnitten. Erfindungsgemäß kann es sich als günstig erweisen, an den Stirnseiten der äuße­ ren Lagerkörper 1 jeweils einen ringförmigen Ansatz 7 vorzusehen, welcher nach Beendigung des Ausformvorgan­ ges ebenfalls abgetrennt wird. Durch diese Maßnahme ist es möglich, auch an den äußeren Lagerkörpern 1 jeweils eine saubere Stützfläche zu erzeugen.

Als Material für den Lagerkörper 1 kann ein übliches, oben beschriebenes Gummi- oder Kautschukmaterial verwen­ det werden, wobei bevorzugterweise eine Härte von 60 Shore empfehlenswert ist. Bei dem erfindungsgemäßen Gewirk ist es zur Verbesserung der Haftung der zweiten Fasern mit dem gummiartigen Material weiterhin möglich, dieses haftfreundlich auszurüsten, so wie dies aus der Textilverarbeitung bekannt ist. Bei der Verwendung von Polyester als Material für die zweiten Fasern kann üblicherweise auf eine derartige Ausrüstung verzichtet werden.

Zur Herstellung der Lagerbuchse kann üblicherweise eine Spritzgußmaschine dienen, wobei es möglich ist, einen Heißzulauf oder einen Kaltzulauf des Materials für den Lagerkörper vorzusehen.

Die erfindungsgemäße Lagerbuchse weist, insbesondere bei Verwendung des oben beschriebenen Herstellungsver­ fahrens eine glatte, gummifreie Innenseite auf, so daß ein günstigerer Reibungskoeffizient zu der Oberflä­ che eines Bolzens erzielbar ist. Durch die Materialaus­ wahl der ersten Fasern der Faserschicht oder des Ge­ wirks wird weiterhin ein Selbstschmiereffekt erzeugt, welcher praktisch keinem Verschleiß unterworfen ist.

Für den Fachmann ergeben sich im Rahmen der Erfindung vielfältige Modifikationen und Abwandlungsmöglichkeiten.

Claims (14)

1. Lagerbuchse mit einem aus einem gummiartigen Material bestehenden, in Form eines Hohlzylinders ausgebildeten Lagerkörper (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (2) des Lagerkörpers (1) mit einer Faserschicht (3) ausgekleidet ist, welche aus einer Mischung aus ersten Fasern aus einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten und mit dem Material des Lagerkörpers verbindbaren zweiten Fasern besteht.

2. Lagerbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Fasern aus Polytetrafluoräthylen beste­ hen.

3. Lagerbuchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Fasern aus Polyamid gefertigt sind.

4. Lagerbuchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Fasern aus Polyester gefertigt sind.

5. Lagerbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschicht (3) in Form eines zweischichtigen Gewirks aus Fäden ausgebildet ist.

6. Lagerbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gummiartige Material aus Naturkautschuk besteht.

7. Lagerbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gummiartige Material aus einer Mischung aus Naturkautschuk und Styrolbutadienkautschuk besteht.

8. Lagerbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Fasern an der Innenfläche des Lager­ körpers angeordnet und die ersten Fasern der zentri­ schen Ausnehmung des Lagerkörpers (1) zugewandt sind.

9. Lagerbuchse nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewirk etwa sieben Maschen pro Zentimeter und etwa zehn Umläufe pro Zentimeter aufweist.

10. Lagerbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der ersten zu den zweiten Fasern etwa 27:73 ist.

11. Lagerbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschicht (3) eine Dicke von ca. 1 mm auf­ weist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Lagerbuchse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschicht (3) schlauchförmig ausgebildet und auf einem Dorn einer Spritzgußeinrichtung aufge­ bracht wird und das anschließend der Lagerkörper (1) angegossen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die schlauchförmige Faserschicht (3) unter Vorspan­ nung auf den Dorn aufgebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lagerbuchsen gleichzeitig ausgeformt und anschließend voneinander getrennt werden.